CN101923136B - 一种架空设备以及电源线监控设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种架空设备以及电源线监控设备和方法。具体地，一种架空设备，包括：被配置为直接安装到电源线的设备，所述设备包括电路，所述电路包括地参考点；以及用于将所述设备的所述地参考点电耦合到所述电源线的装置，使得所述地参考点和所述电源线具有基本上相等的电压电势。相应地，在该设备周围存在着基本上均等或一致的电场。与电压电势和其对应电源线不同的其他设备相比，该基本上相等的电压电势和电场允许与所述监控设备的通信具有降低的噪声和干扰。当将该设备安装到电源线时，半导体材料垫可以设置在电源线和电导体之间，以减慢设备电路的电压电势改变速率，由此使电晕放电的风险最小化。
Description
相关专利申请：该非临时专利申请是2007年11月2日递交、标题为“CommunicatingFaulted Circuit Indicator Apparatus and Method：of use Thereof(通信故障电路指示器装置及其使用方法)”的美国专利申请No.11/982,588的部分继续申请，并且与递交(律师案卷号13682.117356；EAS-028674)、标题为“Power Line Energy Harvesting Power Supply(获得电源线能量的电源)”的美国专利申请No.(尚无)相关，该美国专利申请基于35 U.S.C.§119要求2008年10月8日递交、标题为“Power Line Energy Harvesting Power Supply(获得电源线能量的电源)”的美国临时专利申请No.61/103,603的优先权。前述优先权和相关申请中每一篇的完整公开内容均通过引用被完全包括在本文中。
技术领域
本发明总地涉及架空设备(如，架空通信设备)，并且更具体地，涉及处于线电势的、具有内建通信机构的电源线监控设备和方法。
背景技术
配电系统包括很多控制从发电厂向住宅、商业和其他建筑处仪表访问点的配电的独立设备。通常，“传输系统”将电能从发电厂送到配电站，而“分配系统”将产生的电能从配电站分配到端点。传输系统和分配系统可以分别包括一个或更多个监控和/或控制电能流的设备。为了简单，任何这样的设备在此处被称为“监控设备”。例如，监控设备可以包括故障电路指示器(“FCT”)、电流传感器和/或电压传感器。
通常期望监控设备彼此通信或者各个监控设备将信息和/或控制功能传送到远程位置。例如，可能期望将关于电源线上检测到故障的信息传送到远程修理厂。传统上，监控设备是使用设置在硬连线到监控设备的控制箱中的短距无线电来进行通信。使用者必须驱车到控制箱来获取来自监控设备的信息。该解决方案是点对点的，并且如果是以很多传感器节点遍布广大的区域实现的，这将是过度昂贵和低效率的。
因此，在本领域中存在对改进的用于从电源线监控设备传送信息的装置的需求。
发明内容
本文描述的监控设备可以容易地固定到电源线而无需断电或者以其他方式折损电源线的完整性。所述监控设备包括变流器(“CT”)，所述变流器通过磁通从其所固定到的电源线捕获能量。与CT相关联的电路将CT所捕获的能量转化为可以被一个或更多个 电气设备使用的能量。例如，所述能量可以为与所述CT和/或导体相关联的传感器、监视器、无线电和/或其他设备供能。
传感器监控并收集与电源线相关的信息。例如，传感器可以收集关于电源线上电流、电源线上电压、电源线上温度的信息和/或关于在电源线上是否存在振动的信息。无线电或其他通信设备将所收集信息的至少部分传送到远程位置。例如，所述信息可以被传送到与该电源线和/或监控设备相关联的中心公用事业公司。
设备电路的地参考点通过一个或更多个电导体电耦合到电源线。因此，监控设备(包括其电路)具有与电源线基本上相同的电压电势。因此，在该设备周围存在着基本上均等或一致的电场。与电压电势和其附接到的电源线不同的另一通信设备相比，该基本上相等的电压电势和电场允许与所述监控设备的通信具有降低的噪声和干扰。
在将设备电路的地参考点电耦合到电源线之前，监控设备的电压电势可以基本上低于电源线的电压电势。半导体材料垫可以设置在电源线和电导体之间，以在将设备安装到电源线时减慢设备电路的电压电势改变速率。该改变速率的减慢可以使得在将地参考点电耦合到电源线时电晕放电的风险最小化。
在一个示例性实施方案中，一种电源线监控设备包括传感器，所述传感器收集关于电源线的信息，所述电源线监控设备安装到所述电源线。所述电源线监控设备包括通信设备，所述通信设备将所述传感器收集的所述信息的至少部分传送到所述电源线监控设备远程的位置。所述电源线监控设备包括电路，所述电路包括地参考点。所述电源线监控设备包括用于将所述通信设备的所述地参考点电耦合到所述电源线的装置，使得所述地参考点和所述电源线具有基本上相等的电压电势。
在另一示例性实施方案中，一种电源线监控设备包括传感器，所述传感器收集关于电源线的信息，所述电源线监控设备安装到所述电源线。所述电源线监控设备包括通信设备，所述通信设备将所述传感器收集的所述信息的至少部分传送到所述电源线监控设备远程的位置。所述电源线监控设备还包括电路板，所述电路板包括与所述传感器和所述通信设备相关联的电路。所述电路包括地参考点，当所述电源线监控设备安装到所述电源线时，所述地参考点电耦合到所述电源线。当所述电源线监控设备安装到所述电源线时，所述地参考点的电压电势基于所述电源线的电压电势而升高。所述电源线监控设备包括用于当所述电源线监控设备安装到所述电源线时减慢所述地参考点的电压电势改变速率的装置。
在另一示例性实施方案中，一种电源线监控设备包括传感器，所述传感器收集关于电源线的信息，所述电源线监控设备安装到所述电源线。所述电源线监控设备包括通信设备，所述通信设备将所述传感器收集的所述信息的至少部分传送到所述电源线监控设备远程的位置。所述电源线监控设备的电路板包括与所述传感器和所述通信设备相关联的电路。所述电路包括地参考点。壳体至少部分地包封所述电路板。第一导电件耦合到所述壳体。 所述第一导电件设置在所述壳体外部，并且当所述电源线监控设备安装到所述电源线时，所述第一导电件电接触所述电源线。电源线监控设备的至少一个第二导电件延伸通过所述壳体并且将所述第一导电件电耦合到所述电路的所述地参考点，由此，当所述电源线监控设备安装到所述电源线时，根据所述电源线上的电压电势升高所述地参考点的电压电势。
一旦考虑对示例出当前设想的用于实施本发明的最佳模式的图示说明性实施方案的以下详细描述，本领域普通技术人员将清楚这些以及其他方面、目标、特征和实施方案。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在将连同如下简要描述的附图参照以下描述。
图1是描绘根据某些示例性实施方案的电源线监控设备的框图。
图2是根据某些示例性实施方案图示用于使用图1的电源线监控设备传送故障电路指示器信息的方法的流程图。
图3是根据某些示例性实施方案图示用于将信息从图1的电源线监控设备传输到远程位置的方法的流程图。
图4是根据某些示例性实施方案图示用于清除故障事件和线路状态历史的方法的流程图。
图5是根据某些示例性实施方案图示用于将数据从图1的电源线监控设备传送到个人和/或停电管理系统的方法的流程图。
图6是根据某些示例性实施方案的电源线监控设备的侧面正视图。
图7是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的顶面正视图。
图8是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的侧视图。
图9是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的后面正视图。
图10是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的前面正视图。
图11(包括图11A和11B)是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的电路的电路图。
图12是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的变流器(“CT”)的两个分开的芯部分的前视图。
图13是根据某些示例性实施方案，在图12中图示的分开的芯部分之一的侧视图。
图14是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的两个分开的芯部分的前视图。
图15是根据某些示例性实施方案，在图14中图示的分开的芯部分之一的侧视图。
图16根据某些示例性实施方案描绘用于在CT分开的芯部分上形成绕组的方法。
图17是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的第一CT臂的前视图。
图18是根据某些示例性实施方案，在图17中图示的CT臂的侧面剖面图。
图19是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的第二CT臂的前视图。
图20是根据某些示例性实施方案，在图19中图示的CT臂的侧面剖面图。
图21是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备壳体的前面正视图。
图22是根据某些示例性实施方案的图21中图示的监控设备壳体的侧面正视图。
图23是根据某些示例性实施方案的图21中图示的监控设备壳体的侧视图。
图24是根据某些示例性实施方案的图21中图示的监控设备壳体的部分的侧面剖面图。
图25是根据某些示例性实施方案的凹型连接器的剖面。
图26是根据某些示例性实施方案的凸型连接器的剖面。
图27是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的夹紧臂的前面正视图。
图28是根据某些示例性实施方案的图27中图示的夹紧臂的前视图。
图29是根据某些示例性实施方案的图27中图示的夹紧臂的后面正视图。
图30是根据某些示例性实施方案的图27中图示的夹紧臂的后视图。
图31是根据某些示例性实施方案的图27的夹紧臂的夹紧垫的前面正视图。
图32是根据某些示例性实施方案的图27中图示的夹紧臂的另一夹紧垫的剖面图。
图33是根据某些示例性实施方案的图6的监控设备的夹紧弹簧的侧面正视图。
图34是根据某些示例性实施方案的电源线监控设备的侧面部分剖面图。
图35是根据某些示例性实施方案的图34的监控设备的侧面正视图。
图36是根据某些示例性实施方案的图34的监控设备的顶部正视图。
图37是根据某些示例性实施方案的图34的监控设备连同半导体界面垫的侧面分解透视图。
具体实施方式
本文描述了一种改进的用于监控电源线上电能的装置。具体来说，示例性实施方案提供了一种被配置为设置在电源线上的电源线监控设备。该监控设备包括用于监控电源线上电能流并且与至少一个其他设备通信关于该电能流和/或电源线的信息的电路。该电路的地参考点电耦合到所述电源线。因此，其中包括所述电路的该监控设备具有与所述电源线基本上相同的电压。相应地，在设备周围存在着基本上均等或一致的电场。与电压电势和其附接到的电源线不同的通信电源线监控设备相比，该基本上相等的电压电势和电场允许与所述监控设备的通信具有降低的噪声和干扰。
现在转向附图，详细描述了示例性实施方案，在全部附图中相同的数字指代类似的部件。图1是描绘根据某些示例性实施方案的电源线监控设备100的框图。监控设备100电连接到电源线116。使用在这里，术语“电源线”指将电从一个位置传输到另一个位置的任何类型的电导体。例如，电源线116可以包括一种或更多种实用电缆，无论是地上的、地下的还是其他形式的。
一般来说，通过夹紧机构提供监控设备100和电源线116之间的连接，所述夹紧机构确保监控设备100和电源线116之间的牢固连接。监控设备100可以以多种方式被供能。在某些示例性实施方案中，可以通过该监控设备100连接到的电源线116所产生的磁场来为监控设备100供能，如果附接的电源线116中的电流被中断的话，还连同可以为监控设 备100供能的电池一起为监控设备100供能。可替换的电源包括但不限于太阳能、振动、射频能、热能、通过电源线116的电流、通过使用变流器或者通过使用从受激导体到相邻地的参考电压来从电源线中的电流获得能量的可充电电池或超级电容器。
监控设备100包括测量电源线116上状况(condition)的传感器102。在某些示例性实施方案中，传感器102可以实时或接近实时地测量电源线116上的电流和电压。在某些可替换的示例性实施方案中，可以使用其他类型的传感器102，这种传感器102能够测量可能存在于电源线116或监控设备100本身状况的任何适当参数，包括但不限于线的温度、线的倾斜、环境温度、风速、电气部件的液位、来自受监控变压器的溶解气体含量或压强、电池状态、频率、谐波、越零率(zero crossings)、振动和/或功率系数。传感器102可以被配置为测量一种或更多种状况。在某些示例性实施方案中，可以组合两个或更多个传感器102来测量多个状况。传感器102将测值传送到控制器104。使用在这里，术语“传感器数据”指从传感器102提供的任何信息，包括从传感器102提供给控制器104的任何测值。在某些示例性实施方案中，监控设备100可以电连接到中线(未示出)，并且传感器102可以包括用于找寻电流非平衡的电流传感器。
控制器104分析其接收的传感器数据，并且响应于数据采取适当的动作。在某些示例性实施方案中，控制器104包括被编程为分析传感器数据并适当响应的微控制器。在某些可替换示例性实施方案中，控制器104包括能够接收传感器数据并控制外设系统(例如存储器108，通信设施110和指示器106)的任何适当控制机构。例如，控制器104可以包括能够确立已经发生故障事件的任何模拟和/或数字电子装置的组合。
在某些示例性实施方案中，控制器104可以被编程为将传感器数据中的某些改变识别为故障事件。例如，控制器104可以将电流下降超过编程的阈值视为故障存在的指示。然而，控制器104可以被编程为将电源线116上发生的任何状况标识为对故障的指示。例如，控制器104可以被编程为将电流或电压激增超过预定阈值、温度读数超过预定阈值和/或振动超过预定阈值标识为故障。所述阈值可以由在电气传输或分配系统中采用监控设备100的公用事业公司限定，并且可以基于特定区域的状况而变化。如果控制器104确定已经发生故障，则它可以将该事实传送到指示器106、存储器108和/或监控设备100的通信设施110。在某些可替换的示例性实施方案中，传感器102可以包括用于确定是否已经发生故障状况并且用于向控制器104通知故障事件的电路。
在控制器104从传感器102接收传感器数据的实施方案中，控制器104可以被进一步编程为标识对于公用事业公司诊断问题来说可能有价值的某些其他数据，或者传输或分配系统中的低效率。控制器104可以被配置为将数据记录在存储器108中，以供公用事业公司、线路技工或者另一感兴趣方之后分析。通过实施例的方式，电源线116上温度的升高可能导致故障事件，但是可以指示电源线116或者其附近装备(例如变压器、电容器、电容器组、断路器和熔断器)中的一些已经出现正在电源线116上造成额外的电阻并且降低效率的缺陷。类似地，控制器104可以被编程为在某个时间段中监控电源线116上发生的 越零率。与越零率相关的信息可以被用来标识潜在地指示非稳定状况的谐波和瞬间。因为控制器104(和/或传感器102)在故障已经发生之前已经识别该状况，所以公用事业公司可以确定是否有必要采取补救动作来提高传输系统的性能或者防止可能导致公用事业公司顾客电能损耗的故障。
控制器104可以被进一步编程为标识与监控设备100本身相关联的数据并将数据记录在存储器108中。例如，控制器104可以标识并记录电池状态、地理坐标、环境温度、风速、液位、溶解气体含量、压强和/或公用事业公司可能感兴趣的任何其他适当数据。
控制器104可以被进一步配置为将故障判决传送到指示器106并且将故障判决和传感器数据传送到通信设施110。如果如上面描述的，所述控制器104(和/或传感器102)确定已经发生故障事件，则控制器104可以将该信息传送到指示器106。此外，无论是否已经确立故障事件，控制器104可以将传感器数据传送到存储器108或通信设施110。
例如，控制器104可以被编程为在经过设定时段之后——例如每天一次——而不管数据内容地传输来自传感器102的传感器数据。这样的编程将允许公用事业公司关于传输或分配系统的性能具有频繁的更新。控制器104还可以被编程为在经过设定时段之后——例如每小时一次——储存传感器数据，并且随后在不同的时段上——例如每天一次——传输所储存的信息。控制器104还可以被编程为向沿电源线116或者分配系统采用的其他传感器同步，以便于在全天在同步的时刻提供整个电源线116或分配系统的准确快照。传感器数据的记录和传输周期是基于公用事业公司的斟酌，以满足采用监控设备100的环境的特定需求。控制器104还可以被编程为传输任何满足上述故障或储存状况中任何一种的传感器数据。
指示器106可以是安装在监控设备100上并且被置为可以从远距查看的显示器。因此，指示器106可以提供故障已经发生的可视指示。在某些示例性实施方案中，指示器可以包括高可见度显示设备。然而，指示器可替换地可以为液晶显示器(LCD)或其他类似显示设备。此外，指示器106可以发出可闻声音，所述声音可以向监控设备100近旁的技工警告所述监控设备100已经检测到故障状况。可闻指示器106可以附加于或者替代可视指示器106。
存储器108可以为任何适当的储存设备，例如闪存存储器或动态随机访问存储器(DRAM)。如果控制器104确定传感器数据应当被记录，例如当所述数据代表反常状况或故障时，控制器104可以将该数据记录在存储器108中，并且可以可选地记录与该数据相关的信息，例如数据被测量的时刻、记录该数据的FCI的地理坐标、在该数据被记录的时刻的环境状况，或者FCI已经测量或记录的任何其他数据。
存储器108还可以储存关于监控设备100的信息。例如，在某些示例性实施方案中，一旦安装，可以以监控设备100的全坐标(global coordinate)对存储器108进行编程。可 替换地，存储器108可以储存其他标识信息，例如但不限于：安装的街道地址、监控设备100的独特标识符、网格坐标，或者附近电线杆或其他路标的标识符。
通信设施110提供能够将数据传输到远程位置114的系统。在某些示例性实施方案中，通信设施110使用诸如GSM(全球移动通信系统)或CDMA(码分多址)的蜂窝技术与远程位置114进行通信。通信设施110还可以包括针对多种无线或有线通信协议中任何数量的部件，这些通信协议包括但不限于：任意802.11标准、蓝牙(IEEE 802.15.1)、ZigBee(IEEE 802.15.4)、因特网协议、授权或未授权的无线电、光纤，或电源线载波通信技术。通信设施110可以提供将传感器数据传送到远程位置114的功能。
在某些示例性实施方案中，远程位置114可以是公用事业公司的中心办公室，并且具有这样的能力，即，同时监控来自多个监控设备100的通信馈送并将来自这些馈送的信息传送到负责修理和维护传输系统或分配系统的实体或个人。在该实施方案中，远程位置114包括连接到公用事业公司的停电管理系统的中心服务器。一旦接收到传送的故障或传感器数据，该服务器随后处理这些信息，并按照需要将数据格式翻译为适当的格式，例如但不限于：分布式网络协议(DNP)、控制中心间通信协议(ICCP)、多方表达(Multispeak)，或其他通信协议。该服务器随后将信息传输到停电管理系统，在停电管理系统中，可以在公用事业公司控制台上查看该信息。服务器和停电管理系统中的任意一个还可以提供对可以解决该问题的个人的直接通信。例如，一旦接收到关于故障的信息，该系统可以自动将电子邮件消息或电话呼叫引导到区域内的线路技工，该线路技工可以接收诸如无线电话、个人数字助理或其他适当通信设备的移动通信设备上的消息。
在某些可替换的示例性实施方案中，远程位置114可以包括能够产生公用事业公司可以访问的信息的系统，例如以图形方式向观看者显示信息的万维网网页。在该实施方案中，一旦接收到传送的故障或传感器数据，服务器产生网页，如果被访问，所述网页向观看者显示一些或所有所述信息。公用事业公司的代表随后可以访问该网页以检索数据。该实施方案中的服务器还可以通过电话或电子邮件消息来提供针对个人的通信，如之前参照示例性实施方案所描述的。
在另一替换的实施方案中，远程位置114可以是诸如蜂窝电话或个人数字助理(PDA)的通信设备。该远程位置还可以是可通过因特网访问的任意位置，例如电子邮件地址。在该实施方案中，通信设施110使用蜂窝通信来通过电话、短消息服务(SMS)消息或电子邮件与远程位置114直接进行通信。在该实施方案中，监控设备100可以向可以解决通信所造成的任何关注的问题的个人提供直接通知。
通信设施110还可以便利两个或更多个通信设备100之间的通信。当多个监控设备100彼此相距短距离时，该实施方案尤其有利。仅通过举例的方式，可以期望在单个三相电源线上安装三个监控设备100，以便一个监控设备100监控一个单独的相。在这样的实现中，可以期望在一个监控设备100的通信设施110中实现蜂窝通信。这些监控设备100随后使 用诸如蓝牙、WiFi或ZigBee的短距离无线协议，或诸如电源线载波组网的有线协议，来进行相互间的通信。如果其中未安装蜂窝通信的一个监控设备100检测到故障状况，或者确定应该使用蜂窝通信将传感器数据传输到远程位置，则该监控设备100可以使用短距离无线协议或有线协议对支持蜂窝的监控设备100进行传输，并且该支持蜂窝的监控设备100可以将该传输内容中继到远程位置114。该具有多个监控设备100的实施方案还可以应用于在不同电源线或其他装备上彼此位于近旁的监控设备100。“近旁(closeproximity)”可以落入短距离无线协议或有线协议的通信距离内。
在示例性实施方案中，重置接口112可以具有用于监控设备100的两个不同的重置指令：指示器重置和存储器重置。指示器重置指令去除故障指示，而存储器重置指令从存储器108清除至少一些传感器数据。存储器重置指令可以包括指示存储器要进行清除的部分的参数。例如，存储器重置指令可以指明应该仅清除在某日期之前记录的传感器数据、应该清除所有传感器数据、应该清除关于监控设备100的传感器数据和信息、应该将除与监控设备100相关的信息之外的所有数据清除，和/或标识应该擦除哪个存储器的其他适当参数。尽管指示器重置指令和存储器重置指令二者均可以由同一事件触发，但是可能期望在一些场合下独立地重置其中一个或者另一个。
例如，在某些示例性实施方案中，控制器104可以被编程为通过发出指示器重置指令而非存储器重置指令，来响应在故障事件之后适当电流的恢复。在这种工作模式下，故障事件的记录及其伴随的状况将保留在存储器108中，即使故障指示器106已经被清除。信息随后可以从存储器108被下载并分析，并且当目前不存在故障时，监控设备100将不指示故障情形。因此，本发明可以在适当的电流恢复时提供自动重置，同时还储存可以用来诊断和定位暂时或间歇性故障的数据。
另外，重置接口112可以从“现场”技术人员直接接收重置指令。在某些示例性实施方案中，技术人员通过操作监控设备100上的一个或更多个按钮(未示出)或者连接到监控设备100的键盘来提供重置指令。在某些可替换的示例性实施方案中，可以通过开关或其他通用输入技术(例如来自计算机、PDA或蜂窝电话)来提供重置指令。
在某些示例性实施方案中，传感器102、控制器104、存储器108、通信设施110以及重置接口112可以被提供在不受天气影响的壳体内部，而指示器106被设置在壳体的外表面上，以使得可以从远处查看指示器106。在某些可替换的示例性实施方案中，每个部件可以被设置在壳体内部或外部。可以用夹紧机构将壳体夹紧到电源线116，并且传感器102可以逻辑耦合到该夹紧机构的一部分。
图2是根据某些示例性实施方案图示用于使用图1的电源线监控设备100传送故障电路指示器信息的方法200的流程图。将参照图1和2来描述方法200。
在步骤205中，传感器102从电源线116、监控设备100或者它的周围收集数据。在 步骤210中，控制器104对收集到的数据进行分析，以确定收集到的数据是否构成故障、是否应该报告该数据，和/或是否应该将该数据储存在存储器108中。
在步骤215中，控制器104基于在步骤210中进行的分析来确定是否已经出现了故障状况。如果控制器104在步骤215中确定已经出现了故障状况，则方法200分支到步骤220。在步骤220中，控制器104将故障状况的存在传送给指示器106，该指示器106显示故障已经发生的指示。方法200随后前进到步骤225。
参照回步骤215，如果控制器104确定故障状况未出现，则方法200直接分支到步骤225。
在步骤225中，控制器104确定是否需要报告收集到的数据和/或故障状况。在某些示例性实施方案中，控制器104可以被编程为基于数据本身或者基于其他因素(例如，经过一设置的时间段，或者来自公用事业公司的直接要求)，来作出该确定。如果需要报告，则方法200分支到步骤230，其中，控制器104将传感器数据和/或故障信息与通信指令一同传送到通信设施110，该通信设施110将收集到的数据和/或故障信息传输到远程位置114。将在后文中参照图3来进一步详细描述步骤230。方法200随后前进到步骤235。
参照回步骤225，如果控制器104确定不应该报告数据，则方法200直接分支到步骤235。
在步骤235中，控制器104确定收集到的数据和/或故障信息是否应该被储存在存储器108中。可以基于控制器的编程来作出该确定，如以上参照图1所描述的。如果应该储存，则方法200分支到步骤240，在步骤240中，控制器104将收集到的数据和/或故障信息储存在存储器108中。方法200随后前进到步骤245。
参照回步骤235，如果控制器104确定不需要储存，则方法直接分支到步骤245。
在步骤245中，控制器104确定是否已经触发了重置。如果已经触发了重置，则方法200分支到步骤250，在步骤250中，控制器104可以清除故障指示、存储器108，或者二者都进行清除。在后文中参照图4来进一步详细讨论步骤250的重置过程。
方法200随后前进到步骤255。参照回步骤245，如果控制器104确定未曾触发重发，则方法200直接分支到步骤255。
在步骤255中，控制器200确定是否继续监控电源线116。如果继续监控，则方法200分支回到步骤205。如果不继续监控，则方法200结束。
图3是根据某些示例性实施方案图示用于将信息从电源线监控设备100传输到远程位 置114的方法230的流程图。例如，方法230可以用来将故障信息和/或数据传输到远程位置114，如图2的步骤230中所提到的。将参照图1和3来描述示例性方法230。
在步骤305中，控制器104基于其编程来确定要传输的数据。例如，如果故障事件触发了传输，则该数据可以包括关于故障的信息。该数据还可以关于传感器102的测量，或关于监控设备100的其他信息，例如其全坐标。
在步骤310中，如果要传输的任何数据驻留在存储器108中，则控制器104检索该数据。在步骤315中，控制器104将数据传输到通信设施110。
在步骤320中，控制器104基于其编程确定数据是否应该被传输到远程服务器或其他类似的系统。如果控制器104确定数据不应该被传输到远程服务器，则方法230分支到步骤335。然而，如果控制器104在步骤320确定数据应该被传输到远程服务器，则方法230分支到步骤325，在步骤325中，通信设施110将数据传输到远程服务器。在某些示例性实施方案中，数据传输是以蜂窝通信进行的，但是在其他实施方案中，传输可以为上面关于图1描述的任何无线或有线协议。方法230随后前进到步骤330。
在步骤330中，远程服务器将数据传送到个人或者公用事业公司的停电管理服务，以允许个人或公用事业公司响应于所述数据。在下面参照图5更详细地讨论步骤330的通信特征。方法230随后前进到步骤335。
在步骤335中，控制器104基于其编程确定数据是否应该被传输到个人，例如线路技工。如果控制器104确定数据不应该被传输到一个或多个个人，则方法返回到图2的步骤235。然而，如果控制器104确定数据应该被传输到个人，则方法230分支到步骤340，在步骤340中，通信设施110使用蜂窝协议来将数据传输到一个或多个个人。例如，通信设施110可以向所述一个或多个个人进行电话呼叫。然而，在某些示例性实施方案中，通信设施110可以直接向支持蜂窝的一个或多个设备(例如电话或个人数字助理)发送文本消息或电子邮件消息。方法230随后前进到图2的步骤235。
图4是如参照图2的步骤250，根据某些示例性实施方案图示用于清除故障事件和线路状态历史的方法250的流程图。方法250将参照图1和4来描述。
在步骤405中，控制器104基于其编程确定重置信号是否命令清除存储器108。如上面描述的，各种事件可以触发重置，并且公用事业公司可能期望一些事件至少重置存储器108的部分，而其他则仅重置故障指示。如果控制器104确定所接收的重置信号并不命令重置存储器108，则方法250前进到步骤415。
然而，如果控制器104确定接收的重置信号的确命令重置存储器108，则方法250分支到步骤410，在步骤410中，控制器104基于重置信号中的指令至少从存储器108清除 一部分数据。方法250随后前进到步骤415。
在步骤415中，控制器104确定重置信号是否命令清除故障指示器106。如果控制器104确定所接收的重置信号不命令重置故障指示器106，则方法250分支到图2的步骤255。
然而，如果控制器104确定所接收的重置信号命令重置故障指示器106，则方法250分支到步骤420，在步骤420中，控制器104从故障指示器106清除故障已经发生的任何指示。在清除故障指示之后，方法250前进到图2的步骤255。
图5是根据本发明的某些示例性实施方案图示用于将数据传送到个人和/或停电管理系统的方法330的流程图。图5假设故障或其他感兴趣的信息已经被检测到并且已经被传输到中心服务器。将参照图1和5描述方法330。
在步骤505中，确定服务器是否可以联系公用事业公司的停电管理系统(OMS)。如果服务器可以联系停电管理系统，则方法300前进到步骤510，在步骤510中，服务器将数据传输到OMS。OMS随后可以在公用事业公司已有的系统上向操作员显示所述数据。如果服务器不能联系公用事业公司的OMS，则方法330分支到步骤515。远程服务器还具有的储存所有流入信息用于历史目的能力。该数据历史可以被用于分析和提高电力系统的性能。
在步骤515中，确定服务器是否可以直接联系个人。如果服务器不能直接联系个人，则方法330前进到步骤520，在步骤520中，服务器通过电话呼叫、文本消息、电子邮件消息或其他类似形式的通信将数据传输到个人。如果在步骤515中确定服务器不应该联系个人，则方法330分支到步骤525。
在步骤525中，服务器可以为公用事业公司生成所传输数据的可替换表示。在某些示例性实施方案中，服务器生成适于因特网传输的网页或其他内容，公用事业公司可以通过标准的因特网浏览器或其他网络通信机制访问所述网页或其他内容。该网页将以图形或文本形式呈递监控设备100传输的数据。该方法还允许信息通过电话呼叫、文本消息、电子邮件消息或其他类似形式的通信来呈递。一旦生成可替换的表示，方法330前进到步骤530。
在步骤530中，确定正在传输的监控设备100的位置。在某些示例性实施方案中，该信息是从数据本身确定的，所述数据优选地包含监控设备100的地理坐标或者监控设备100安装所在的地址。可替换地，可以通过使用包括监控设备100独特标识符与位置之间关联的表格或其他数据库来解析与所述数据一起传输的所述监控设备100的独特标识符来确定监控设备100的位置。在确定正在传输的监控设备100的位置之后，方法330前进到步骤535，在步骤535中，线路技工作出必要的修理。
图6-10根据某些示例性实施方案图示电源线监控设备600。参照图6-10，监控设备600包括耦合到壳体620的变流器610(“CT”)。CT 610被配置为测量流经电导体660(图8)的交流电流。例如，电导体660可以包括监控设备600耦合到的电源线或中线或者其他导电件。如下面描述的，CT 610被配置为从流经导体660的电流产生的磁场获得捕获的能量。
如在下面描述的图14-16中最清楚地看到的，CT 610包括绕卷磁芯805一部分的绕组905。流经导体660的电流产生围绕导体660延伸并且通过绕组905的磁场。该产生的磁场引起绕组905上的副电流(secondary current)，其直接与流经电导体660的电流除以绕组905的匝数的商成比例。
如已经得益于本公开的本领域普通技术人员将认识到的，CT通常既包括主绕组又包括副绕组。在图6-10中描绘的示例性实施方案中，尽管电导体660是与CT 610相异的部件，但是电导体660和绕组905分别充当CT 610的主绕组和副绕组。因此，使用在这里，术语“CT”指测量导体的电流并且从该导体获得能量的电气设备，所述导体可以为CT的零部件，或者可以为与CT分离的部件。
监控设备600包括将CT 610捕获的能量转化为可用能量的电路700(图11)。电路700还可以包括一个或更多个传感器和/或通信设备，它们的每一个均可以分别类似于上面参照图1-5描述的传感器102和通信设施110。可替换地，这样的传感器和/或通信设备可以独立于电路700，但是与设备600相关联或者并入设备600。例如，这样的设备可以设置在壳体620内。在某些示例性实施方案中，电路700安装在设置于壳体620内的电路板3405上。下面参照图11描述电路700。
电路700提供的有用能量可以为与CT 610相关联的一个或更多个设备供能。例如，所述一个或多个设备可以包括一个或更多个传感器(例如压力、声音、水平、湿度、温度传感器等，例如传感器102)、蜂窝调制解调器、卫星收发机、指示设备(例如光)、监视器、无线电和/或其他通信设备(例如通信设施110)，以及使用电能进行操作的其他设备。所述一个或多个设备可以位于壳体620内或壳体620外部。例如，所述一个或多个设备可以位于电路板3405上或者邻近电路板3405。在所述一个或多个设备包括无线电发射机或其他通信设备的实施方案中，监控设备600可以包括天线650，所述天线650使能该设备和位于监控设备600近旁或者监控设备600远程的另一设备之间的通信。天线650可以通过维持壳体620物理完整性的天线连接器655耦合到壳体620。
如下面描述的，电连接器670可以将副电流从绕组905路由到电路700。例如，CT 610的绕组905可以通过电连接器670电耦合到电路700。电连接器670通常包括两个绝缘电引线670A和670B(图16)。在某些示例性实施方案中，电连接器670可以设置在保护电连接器670免受环境影响的刚性结构(例如导管)中。CT 610和壳体620可以适于接纳电连接器670而不折损CT 610或壳体620的完整性。
在某些示例性实施方案中，耦合到壳体620的夹紧机构630将监控设备600固定到电导体660。如下面更详细地描述的，夹紧机构630将监控设备600固定到电导体660而不折损导体660或导体660操作所在系统的完整性。即，夹紧机构630将监控设备600固定到电导体660而不从导体660断开或移除供能。在某些示例性实施方案中，夹紧机构630以类似于标题为“Releasable Sensor for Conductor Fault Detection Including a Rigid TriggerArm(用于包括刚性触发器臂的导体故障检测的可释放传感器)”的美国专利No.5,397,982中公开的方式进行操作，所述美国专利的全部公开内容通过引用被完整地包括在本文中。
在某些示例性实施方案中，壳体620包括拉孔640，所述拉孔640便利使用“带电操作杆(hotstick)”(未示出)将监控设备600连接到导体660或者从导体660的断开。拉孔640包括在连接或断开期间接纳带电操作杆握持钩的构件。尽管在图中被图示为具有基本上为“U”的形状，但是已经得益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，拉孔640可以具有多种不同形状和结构中的任何形状和结构。拉孔640可以耦合到壳体620或者与壳体620为一体。
夹紧机构630包括本体部分635和两个夹紧臂632A和632B。当夹紧机构630处于闭合位置时，夹紧臂632A和632B将导体660固定为抵靠本体部分635。每个夹紧臂632A和632B分别包括夹紧弹簧631A和631B。夹紧弹簧631A和631B被偏置，以使夹紧臂632A和632B维持在闭合位置，直至被迫使打开。
如在图示出导体660周围处于打开位置的夹紧机构630的图8中最清楚地看到的，该夹紧机构630还包括附接到夹紧臂632A的致动臂690。致动臂690保持夹紧臂632A和632B打开，同时将监控设备600固定到导体660。当夹紧臂632A和632B旋转打开而远离本体部分635时，致动臂690的自由侧690A设置在夹紧臂632B的座691内。座691将致动臂690保持在适当位置，由此防止夹紧臂632A和632B闭合。可以通过在本体部分635的方向上向致动臂690施加力来从座691释放致动臂690。
为了将监控设备600固定到导体660，可以将监控设备600按在导体660上，其中夹紧臂632A和632B被设置在打开位置，而致动臂690设置在座691中。导体660挤压致动臂690的力使致动臂690从座691释放。夹紧弹簧631A和631B又起到使夹紧臂632A和632B围绕导体660闭合。
如下面参照图27-32所更详细讨论的，夹紧臂632A和632B分别包括夹紧垫633A和633B。夹紧垫633A和633B包括基本上垂直于导体660的纵轴延伸的凸起夹紧槽910(图28)。夹紧槽910通过增加导体660与夹紧臂632A和632B之间的表面张力来帮助使导体660相对于夹紧臂632A和632B的移动最小化。在某些示例性实施方案中，夹紧机构630的本体部分635还包括帮助使导体660的移动最小化的凸起槽695。
如在图7中最清楚地看到的，CT 610包括两个CT臂612A和612B，当CT 610处于闭合位置时，这两个CT臂彼此相邻。CT臂612A和612B分别包括磁芯部分805和815。下面参照图12-16来详细描述CT芯部分805和815。如在图8中最清楚地看到的，CT臂612A和612B环绕工作中的导体660，从而流过导体660的电流所产生的磁场延伸通过置于CT臂612A上的绕组905。该磁场引起绕组905上路由到电路700的电流。
每个CT臂612A、612B包括基本上细长的构件，入口突起613A、613B分别从该细长构件延伸。入口突起613A和613B以这样的方式取向，即当所述入口突起613A和613B被导体660作用时，便利CT臂612A和612B的打开。为了将CT 610固定到导体660，CT 610朝导体660移动，以将导体660置于入口突起613A和613B所限定的“V”区618中。当导体660按在入口突起613A和613B中、V区618中时，所述入口突起613A和613B彼此移开，由此导致CT臂612A和612B打开。一旦CT臂612A和612B打开，导体660可以进入设置于CT臂612A和612B之间的CT腔619中。一旦导体660经过CT臂612A和612B的内表面，CT臂612A和612B闭合，环绕导体660。
当静止时，CT臂612A和612B被弹性偏置，以保持在闭合位置。具体来说，每个CT臂612A和612B耦合到一个或更多个弹簧，例如弹簧611A和611B，所述弹簧在静止时将CT臂612A和612B维持在闭合位置。在某些示例性实施方案中，弹簧611A和611B之一或两者创建导体660和壳体620中电路之间的传导路径，以确保所述电路的参考电压与导体660的电压相同。在这样的实施方案中，当导体660置于CT 610中时，CT弹簧611A和611B两者均接触导体660。因为导体660与CT弹簧611A和611B接触，所以导体660造成与电路中电节点的接触，所述电路帮助监控设备600的功能。
邻近所述入口突起613A和613B，每个CT臂612A、612B的内表面包括出口表面614A、614B。当将CT 610从导体660移出时，出口表面614A和614B以与入口突起613A和613B类似的方式作用。当力作用于监控设备600以将监控设备600移出导体660时，出口表面614A和614B帮助克服CT臂612A和612B上的弹性力，由此迫使CT臂612A和612B进入打开位置。一旦CT臂612A和612B处于打开位置，CT 610可以从导体660移出。当CT臂612A和612B从导体660释放从而导体660不再设置在CT臂612A和612B之间时，CT臂612A和612B可以返回闭合位置。
CT臂612A和612B以及CT弹簧611A和611B被这样配置，即，当CT 610处于闭合位置时，分别设置在CT臂612A和612B在入口点618处的端面612AA和612BA之间的空隙617A的尺寸最小。类似地，设置在CT臂612A和612B与入口点618相对的端面(未示出)之间的空隙的尺寸可以最小。在某个示例性实施方案中，每个空隙可以具有小于千分之一英寸的宽度，其中每个空隙的宽度是从CT臂612A邻近该空隙一侧的端面至CT臂612B邻近该空隙另一侧的端面测量的。空隙的最小尺寸允许CT 610从导体获得更多的磁通能，因为较大的空隙是可以获得的可用能的量减少。
监控设备600可以以多种方式中的任何方式安装在电导体660上。在某些示例性实施方案中，通过以下操作来安装监控设备600：通过将夹紧机构630打开、以致动臂690保持夹紧臂632A和632B打开，并且当致动臂690接触导体660第一段660B的外表面660A时闭合所述夹紧机构630来将监控设备600固定到导体段660B。一旦监控设备600固定到导体段660B，可以通过在入口点618施加力以打开CT臂612A和612B并且由此允许导体660的第二段660C进入CT腔619来将CT 610安装到导体660。如上面阐述的，一旦导体段660C进入CT腔619，CT臂612A和612B闭合，由此环绕导体段660C。
一旦导体段660C设置在CT腔619内并且夹紧机构630固定导体段660B，CT 610能够将导体660所产生的磁通中包含的能量转化为其他设备可用的电能。当试图利用来自于CT 610的可用能量时出现数种问题，但在同时不影响CT 610测量电流的能力。
在某些示例性实施方案中，CT 610的电路被配置为从轻负载的配电线获得能量并且从重负载线路耗散过量的能量。该电路包括稳压的电源，其利用CT 610的最优功率点(optimal power point)。所述最优功率点基于芯材料的导磁性、芯的横截面积、绕卷芯横截面的导线匝数、分离半芯的空隙、输入级的阻抗、电路的谐振频率以及诸如导线电阻、切换效率和其他电气因素的其他因素。可以计算或者凭经验确定该最优功率点。
CT 610捕获的能量可以以一个或更多个电容器(未示出)或其他储能机制储存。在某些示例性实施方案中，调节器(未示出)避免每个电容器上的电荷超出将损害CT 610的电路的电压水平。该被调节的电压可以馈送到开关调节器(未示出)，所述开关调节器将该电压调节到另一设备(未示出)的输出电压——例如正由CT 610供能的传感器102和/或通信设施110(如上面结合图1-5讨论的)的输出电压，并且将电池(未示出)或其他与CT 610相关联的储能设备充电至该经调节的电压。电路可以被用来控制开关调节器工作在如上阐述那样确定的最优操作电压。CT 610捕获的能量可用来供其他设备处理。
图11(包括图11A和11B)根据某些示例性实施方案描绘监控设备600用来处理所捕获能量的电路700。在这里，参照图6-11描述电路700。如上面讨论的，CT搜寻的磁通能借由电连接器670路由到壳体20中的电路板。在某些示例性实施方案中，该电路板可以包括电路700和任何其他与监控设备600相关联的电路。
在某些示例性实施方案中，电路700包括用于调节电流和电压的装置。该调节功能性解决了CT610所搜寻的能量的变化。例如，这样的变化可以包括通过导体660的电流时时的不同。
一种用于调节电流和电压的装置包括预调节器电路710。该预调节器电路710包括n沟道场效应晶体管(“FET”)Q1、电压比较器U1，以及相关联的电阻器R1-R13和电容器C2-C13。预调节器电路710被设计为拾取CT 610的输出并且形成与CT 610的功率曲线相匹配的电压。该任务是通过将CT 610的输出连接到全波桥式整流电路705以从来自 于CT 610的AC电流输出创造DC电流来完成的。该全波桥式整流电路705包括四个二极管D1-D4和电容器C1。电容器C1与CT 610协调来为出自于全波桥式整流电路705的DC输出提供电压放大。
全波桥式整流电路705的输出连接到FET Q1和二极管D5，并且对保持电容器C6和C7充电。通常，保持电容器C6和C7的大小为数百微法。当电容器C6和C7充电时，包括电压比较器U1的比较器电路711监控电压。在预先描述的电压水平，FET Q1导通并且通过FET Q1分流过量的能量。二极管D5阻挡电容器C6和C7放电。因此，通过FET Q1的唯一电流是来自CT 610的。因为这是一条非常低阻抗的路径，所以几乎不产生热。随着保持电容器C6和C7两端的电压下降，FET Q1截止，允许电容器C6和C7充电。只要来自CT 610的功率输出高于负载(无线电或其他活动(active)设备)的功率要求和电池BT1充电的功率要求，该过程就继续。任何不需要的功率均被耗散到地。
在某些示例性实施方案中，电路700包括电流传感器电路707，该电流传感器电路707基于导体660中的电流直接与CT 610的主绕组上的电流除以CT 610的副绕组数的商成比例来计算导体660中的电流。在全波桥式整流电路705的负抽头706上设置负载电阻器(R1和R2的组合)，以基于流过该负载电阻器的电流量产生与负载电阻器的值成比例的电压。负载电阻器的电阻通常是小的。例如，在某些示例性实施方案中，该电阻可以约为0.25欧姆。负载电阻器造成可以被放大到期望水平的负信号。电流测量的准确度依赖于CT在产生期望的电路电压时保持线性的能力。这在很大程度上取决于芯的导磁性和面积以及CT 610的匝数比例。
电路700还包括开关调节器电路715。在某些示例性实施方案中，开关调节器电路715包括降压调节器拓扑(buck regulator topology)，该降压调节器拓扑包括降压调节器U3，以及相关联的电阻器R14-R18、电容器C10和C14-15。测试已经显示，通过将到开关调节器电路715的电压输入调节到略高于约23伏的示例性CT 610最优电压，当调低到3.3伏时获得6倍的电流增益。6倍电流增益减少在低线路功率时对从CT 610供应大电流的需要，这又减小在高线路负载上耗散过量电流时FET Q1上的负担。作为理论性实施例，考虑具有10安主电流和500副匝的CT 610，其将产生10/500＝.02安培均方根(RMS)。为了得到DC电流，可以将该电流乘以.707∶.02*.707＝.014安培DC。将该电流乘以6的电流增益，产生在3.3伏的.084毫安，或者约.25瓦的功率。该实际电流可以偏离该计算的电流。例如，开关的低效率可能导致较低的实际可获得DC电流。
将开关调节器电路715的输出馈送到电池BT1允许容易地对电池进行浮充电的方式。这是通过以小电阻R19将电池BT1与开关调节器电路715的输出隔离来实现的。这允许电池BT1在负载正在吸取的功率低于CT 610正获得的功率时充电。当正由监控设备600供能的设备是活动的(例如用于无线电的传输模式)时，电池BT1可以供应该设备所需的任何额外电流。只要从CT 610进入电池BT1的总功率大于电池BT1到设备的总功率输出，电池BT1将保持在充电的状态。例如，电池BT1可以具有3.3伏的最优工作电压以 及3.2伏到3.4伏的可接受工作电压范围。
在某些示例性实施方案中，电路700包括监控电池BT1的电压的电池电压监控电路720。如果电池电压监控电路720感测到电池BT1的电压低于阈值，电池监控电路720发送信号(例如“V低(V LOW)”信号)到可操作来关断到设备的功率的控制器电路(未示出)。在某些示例性实施方案中，该控制器电路可以包括具有立即或者通过受控关机使该设备关闭的可配置指令的微控制器。一旦在电池BT1上感测到适当的电压，控制器电路可以向降压调节器U3提供诸如“电源(POWER)”信号的信号以重新激励该设备。
为了允许电路启动，电压比较器U1监控预调节器710上的电压。当该电压低于预定义的电压限值时，电压比较器U1保持开关调节器电路715处于关闭状态，所述预定义的电压限值可以基于CT 610的最优电压。当该电压升高至高于预定义阈值时，电压比较器U1使能(enable)降压调节器U3，由此允许电路700供应经调节电压到负载并对电池BT1充电，所述预定义阈值可以基于CT 610的最优电压。如果该电压降至低于某个电压，电压比较器U1可以关断开关调节器电路715，由此允许电压升高。随着电压升高，电压比较器U1可以再开启开关调节器电路715。电路700连同610的配置允许该系统以最小线路功率进行操作。在某些示例性实施方案中，电路700可以允许停止对一个或更多个部件的供能。停止供能包括万一发生电能损耗，则系统地关闭设备以防止损伤。
下面在表1和2中列出用于电路700的部件的代表性值。已经得益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，这些值仅仅是示例性的，并且可以选择其他值，而不偏离本发明的精神和范围。
表1用于电路700的示例性电阻器值
| 电路部件 | 值 |
| R1 | 0.05Ω |
| R2 | 0.05Ω |
| R3 | 1kΩ |
| R4 | 1MΩ |
| R5 | 2MΩ |
| R6 | 2MΩ |
| R7 | 105kΩ |
| R8 | 10kΩ |
| R9 | 2MΩ |
| R10 | 113kΩ |
| R11 | 10kΩ |
| R12 | 4.99MΩ |
| R13 | 1kΩ |
| R14 | 60.4kΩ |
| R15 | 19.1kΩ |
| R16 | 604kΩ |
| 电路部件 | 值 |
| R17 | 1MΩ |
| R18 | 100kΩ |
| R19 | 0.05Ω |
| R20 | 2MΩ |
| R21 | 787kΩ |
| R22 | 1MΩ |
表2用于电路700的示例性电容器值
| 电路部件 | 值 |
| C1 | 1μF |
| C2 | 0.01μF |
| C3 | 33pF |
| C4 | 0.1μF |
| C5 | 0.1μF |
| C6 | 220μF |
| C7 | 220μF |
| C8 | 0.1μF |
| C9 | 0.1μF |
| C10 | 0.1μF |
| C11 | 22μF |
| C12 | 0.1μF |
| C13 | 1μF |
| C14 | 22μF |
| C15 | 680pF |
| C16 | 47μF |
| C17 | 0.1μF |
| C18 | 0.1μF |
图12是根据某些示例性实施方案的CT 610的分开的芯部分805和815的前视图。图13是根据某些示例性实施方案的分开的芯部分805的侧视图。参照图12-13，每个分开的芯部分805、815设置在CT臂612A和612B的相应一个中。
在某些示例性实施方案中，通过绕磁形(例如芯棒)绕卷金属层来形成芯并随后将该芯分开为两部分805和815来形成分开的芯部分805、815。所述芯可以由多种不同材料中的任何材料形成，例如晶粒取向硅钢、超级坡莫合金、坡莫合金，铁氧体和/或其他材料形成。在某些示例性实施方案中，以环氧树脂包覆所述芯，以确保设置在所述分开的芯部分805或815之一上的绕组905不会短路至(short out to)分开的芯部分805或815。所述芯可以在被分成部分805和815之前或之后被包覆。在某些示例性实施方案中，所述芯可以真空浸渍以清漆，以将芯的压层保持在一起并且保护芯免受湿气影响。在某些示例性实施方案中，压层的厚度被配置为用于60Hz的操作。
在某些示例性实施方案中，每个分开的芯部分805、815中是一些或者全部均覆盖以 绝缘材料。绝缘材料可以防止每个分开的芯部分805、815中传导性材料与导体660之间的直接接触。所述绝缘材料还可以保护分开的芯部分805、815免受环境影响。可附加地或者可替换地，分开的芯部分805、815的表面可以覆盖以薄的覆层，以保护它们免受环境中可能的腐蚀性元素的影响。例如，所述覆层厚度可以为0.2密尔到0.6密尔之间。
在某些示例性实施方案中，分开的半芯部分805、815分别的端面805A、805B和815A、815B基本上是平坦且共面的。在某些示例性实施方案中，分开的芯部分805、815以及其上的任何覆层和/或绝缘物被定尺寸和配置为这样，即在相邻端面对805A-805B和815A-815B之间仅存在短的距离825。在某些示例性实施方案中，下面参照图16描述的叠搭(lap taping)在分开的芯部分805的表面上位置845处开始和终止。
图14-15根据某些示例性实施方案描绘分开的芯部分805和815。参照图14-16，分开的芯部分805包括电导线930的绕组905(图16)，所述绕组905设置为绕分开的芯部分805的构件807。在某些示例性实施方案中，绕组905位于分开的芯部分805的中心附近，朝分开的芯部分805的每个端面805A和805B延伸约28度。绕组905如参照图16详细描述的那样电耦合到电连接器670的导体670A和670B。
图16根据某些示例性实施方案描绘用于在CT分开的芯部分805的构件807上形成绕组905的方法1600。在步骤1645中，带(tape)920，例如玻璃纤维带，绕CT分开的芯部分805的中间段805C绕卷。在图16描绘的示例性实施方案中，带920在与分开的芯部分805的端面805A和805B成约35度角处开始和终止。带920完全重叠分开的芯部分805的外径，并且部分重叠分开的芯部分805内径的每一侧。
在步骤1650中，另一带912，例如 牌的带，以一半叠搭的方式被应用到中间段805C的中间部分。在图16描绘的示例性实施方案中，带921在与分开的芯部分805的端面805A和805B成约50度角处开始和终止。在某些示例性实施方案中，三层带921以一半叠搭的方式应用到分开的芯部分805，每层逆转带921的方向。
在步骤1655中，导线930置于分开的芯部分805上。在步骤1660中，导线930绕卷分开的芯部分805多次，以形成绕组905。例如，导线930可以绕卷分开的芯部分805达五百次以形成绕组905。
在步骤1665中，带922置于导线930的第一端930A之上，以使第一端930A保持就位。在步骤1670中，另一带923以从带922至分开的芯部分805的端部的方式应用到绕组905之上，并且导线930的第二端930B弯回至基本上平行并且邻近于导线930A的第一端。在步骤1675中，另一带924置于第一和第二端930A和930B以及带922之上。
在步骤1680中，另一带925绕卷绕组层905，使第一和第二端930A和930B暴露。在步骤1685中，第一和第二端930A和930B分别连接到电引线670A和670B，由此将电 引线670A和670B电耦合到绕组905。在某些示例性实施方案中，第一端930A被扭转并且与引线670A焊接，而第二端930B被扭转并且与引线670B焊接。
在步骤1690中，电引线670A和670B在电连接器670的方向上弯曲并且压靠带925。在步骤1695中，电引线670A和670B与带926固定就位。在某些示例性实施方案中，适于高温应用的介电带被用于每个带922-926。在某些示例性实施方案中，分开的芯部分805，包括绕组905，随后被覆盖以绝缘材料并且以塑料重叠模压(overmolded)。
图17是根据某些示例性实施方案的分开的芯部分805的CT臂612A的顶部正视图。图18是根据某些示例性实施方案的CT臂612A的侧面剖面图。图19是根据某些示例性实施方案的分开的芯部分815的CT臂612B的顶部正视图。图20是根据某些示例性实施方案的CT臂612B的侧面剖视图。
参照图7和17-20，CT臂612A的近端612AB包括两个口1005和1015。类似地，CT臂612B的近端612BB包括两个口1055和1065。当CT臂612A和612B耦合到壳体620时，口1005和1055基本上彼此重叠并且与连接器682对准。口1005和1055被定尺寸和定形状为接纳连接器682，该连接器682延伸通过口1005和1055，由此将CT臂612A和612B耦合到壳体620。当CT臂612A和612B打开和闭合时，CT臂612A和612B绕连接器682的至少一部分枢轴转动，所述连接器682限定CT臂612A和612B的移动的轴线。
每个第二口1015和1065被定尺寸和配置为接纳相应的连接器680A和680B。当CT臂612A和612B耦合到壳体620时，每个连接器680A和680B延伸通过其各自的口1015、1065。连接器680A和680B防止CT臂612A和612B移动超出彼此离开预定距离。
每个CT臂612A和612B分别包括分别从CT臂612A和612B的主体部分突起的弹性连接1025、1075。这些弹性连接1025、1075被定尺寸和配置为将CT弹簧611A附接到CT臂612A和612B。例如，如图8中图示的，CT弹簧611A的第一端611AA可以耦合到弹性连接1025，而CT弹簧611A的第二端611AB可以耦合到弹性连接1075。尽管并非从图中容易可见的，但是类似的弹性连接设置于CT臂612A和612B上，与弹性连接1025、1075相对，用于将CT弹簧611B附接到CT臂612A和612B。
如上面阐述的，除非被外力作用，否则CT臂612A和612B保持在闭合位置。弹簧611A和611B使能该功能性。弹簧611A和611B被偏置，以在闭合位置的方向向CT臂612A和612B施力。如上面阐述的，当导体660进入CT 610时，导体660克服这些力，由此导致CT臂612A和612B打开。
如图18和20中示出的，在某些示例性实施方案中，分开的芯部分805和815以及CT臂612A和612B具有不同的横截面积。部分地，横截面积的不同可以是基于这样的事实，即仅仅分开的芯部分805——而不是分开的芯部分815——包括绕组905。因此，CT 610 仅包括一个绕组905。在某些可替换的示例性实施方案中，分开芯部分805和815两者均包括绕组905。
图21-24根据某些示例性实施方案图示监控设备600的壳体620。参照图21-24，如上面阐述的，壳体620包括限定一内腔的构件，监控设备600的各种部件设置在该内腔中。例如，壳体600可以包封CT 610的电路。此外，壳体可以包封由CT 610的电路供能的一个或更多个设备。已经得益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，壳体620的尺寸和形状可以改变。例如，壳体620的尺寸和形状可以取决于要容纳其中的部件的尺寸和形状。壳体620还可以由可以忍受暴露于环境条件的任何适当材料构造。壳体620还可以通过模制工艺被包封。
如图24中最清楚地看到的，在某些示例性实施方案中，壳体620包括空间621，诸如储能设备(未示出)的另外的设备可以安装于该空间621中。储能设备可以为包封于壳体620中并且当导体660未受激或导体660并非正提供足够量的能量时一般是由CT 610的电路供能的一个或更多个设备供能。例如，储能设备可以包括电池、可充电电池(例如图11中描绘的电池BT1)、超级电容器或另一储能设备。
当监控设备600包括天线650时，壳体620可以包括口1110，天线650的至少一部分可以延伸通过该口1110。如上面讨论的，当由监控设备600供能的设备是诸如无线电或中继器的通信设备时，可以存在天线650。附加于或者替代于天线650，口1110可以接纳一个或更多个其他部件。例如，提供对监控设备600状态的指示或者对由监控设备600供能的设备状态的指示的指示器可以至少部分设置在口1110内。尽管在图中被描绘为基本上是有一个平坦侧的圆形，但是已经得益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，口1110可以具有多种不同尺寸和形状中的任何一种，取决于监控设备600的应用。
如上面讨论的，CT 610耦合到壳体620。图25和26根据某些示例性实施方案示出用于将CT 610耦合到壳体620的机构。具体来说，图25示出对应于图7中每一个连接器680A和680B的示例性凹型连接器680。如上面阐述的，连接器680A和680B可以被用于分别通过CT臂612A和612B中的口1015和1065将CT 610耦合到壳体620。例如，连接器680A可以被用于通过CT臂612A中的口1015将CT 610耦合到壳体620。类似地，连接器680B可以被用于分别通过CT臂612B中的口1065将CT 610耦合到壳体620。图26示出上面参照图7和17-20描述的示例性凸型连接器682。
图27-31根据某些示例性实施方案图示夹紧臂632B。参照图8和27-31，夹紧臂632B包括具有夹紧槽910的夹紧垫633B。当监控设备600安装在导体660上并且夹紧臂632A和632B围绕导体660闭合时，夹紧垫633A和633B将监控设备600固定到导体660。夹紧槽910帮助使导体660相对于夹紧臂632A和632B的移动最小化。
在某些示例性实施方案中，夹紧臂632B包括用于在夹紧垫633B之上将一个或更多 个额外的夹紧垫1505(参见图31和32)耦合到夹紧臂632B的口915A和915B。该特征允许监控设备600耦合到具有各种尺寸的导体660。对于较大的导体660，可能不需要额外的夹紧垫1505。对于较小的导体660，各种尺寸的夹紧垫1505可以通过口915A和915B安装到夹紧臂632B上。
图31是根据某些示例性实施方案耦合到夹紧臂632B的夹紧垫1505的前面正视图。图32是根据某些示例性实施方案的夹紧垫1505的剖面图。参照图8和31-32，夹紧垫1505包括对应于夹紧臂632B上口915A和915B的凸片1510A和1510B。为了允许监控设备600与不同尺寸的导体660一起使用，凸片1510A和1510B可以置于对应于导体660适当尺寸的各种不同位置。可附加或者可替换地，夹紧垫1505可以置于对应于导体660适当尺寸的各种不同位置。
图33是根据某些示例性实施方案的夹紧弹簧631(例如图8的夹紧弹簧631A或631B)的侧面正视图。夹紧弹簧631供应在安装监控设备600时将夹紧臂632A和632B之一移动到闭合位置所需的力的至少一部分。夹紧弹簧631的远端1605和1610中的每一个均分别包括曲形部分1605A和1610A。与具有尖端的夹紧弹簧相比，该曲形部分减小了来自夹紧弹簧631的电气干扰的可能性。尽管在图33中被图示为包括近180度的弯曲，但是已经得益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，在每一个曲形部分1605A和1610A中可以使用任何读数的弯曲。
图34-37根据示例性实施方案的夹紧弹簧631图示电源线监控设备3400。参照图6-10和34-37，监控设备3400基本上类似于上面描述的监控设备600，只是设备3400的天线3410是从壳体620的侧面620A延伸，并且通过弹簧611A和3415电耦合到导体660(图8)。
如上面阐述的，当监控设备3400安装到导体660时，导体660接合弹簧611A。弹簧611A的第二端611AB电耦合到弹簧3415的第一端3415A。在某些示例性实施方案中，基本上如上面参照图19(关于端部611AB)描述的，弹簧611A和3415分别的端部611AB和3415A通过每一个耦合到弹性连接1075(图19)而彼此电耦合。
弹簧3415的第二端3415B电耦合到天线3410和/或监控设备3400的一个或更多个内部部件。例如，在某些示例性实施方案中，弹簧3415电耦合到监控设备3400的电路板3405。紧固件3420(例如安装螺柱或螺栓)延伸通过壳体620的侧面620A。例如，紧固件3420可以是基本上如上面参照图6描述的那样将天线3410连接到壳体620的天线连接器655。在某些示例性实施方案中，天线3410可以设置在壳体610内。在这样的实施方案中，紧固件3420仍旧可以延伸通过端面620A，以基本上如本文描述的那样便利弹簧3415和监控设备3400的一个或多个内部部件的电耦合。弹簧3415的第二端3415B耦合到紧固件3420基本上设置于壳体620之外的第一端3420A。传导连接器3425(例如导线)耦合到紧固件3420基本上设置于壳体620内的第二端3420B。连接器3425耦合到电路板3405 和/或一个或更多个设置于壳体620内的其他部件。例如，连接器3425可以耦合到电路板3405上的地参考点3405A。一般来说，监控设备3400安装到导体660，使得监控设备3400“浮接”而不接地球地。使用在这里，术语“地参考点”指这样的电路参考点，即从其测量其他电压，而不管该参考点是否对应于地球地。
因此，天线3410、监控设备3400的电路和/或内部部件电耦合到导体660。该电耦合允许设备3400及其电路和天线3410具有与导体660基本上相同的电压电势。因此，在监控设备3400周围存在着基本上均等或一致的电场。与电压电势和其安装到的导体660不同的通信式电源线监控设备相比，该基本上相等的电压电势和电场允许与监控设备600的通信具有降低的噪声和干扰。已经得益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，除弹簧611A和3415以及连接器3425之外的很多其他装置可以被用来使天线3410、监控设备的电路和/或其他内部部件达到导体660的线路电势，而不偏离本发明的精神和范围。例如，一个或更多个导电导线、引脚或其他构件可以被用来替代于弹簧3415将弹簧611A和连接器3425电耦合在一起。
当使用者将监控设备3400安装到导体660时，监控设备3400的电压电势从基础电压值增加到导体660的电压电势。一般来说，该增加是显著的，为数百伏的数量级。显著的电压电势陡增可能导致弹簧611A和3415产生电弧或者电晕放电，这可能对于监控设备3400是有害的，并且对与监控设备3400的通信导致不期望的干扰。
在某些示例性实施方案中，如图37中描绘的，监控设备3400包括垫3430，当监控设备3400安装到导体660时，所述垫3430设置在导体660和弹簧611A之间并且减慢电压电势改变速率。垫3430包括基本上细长的电阻性半导体材料片。例如，垫3430可以具有在约7到约40欧姆/厘米之间的电阻。减慢电压电势改变速率使在将设备3400安装到导体660时电弧或电晕放电的可能性降低或者消除。在某些示例性实施方案中，垫3430包括口3430A和3430B，CT臂612A和612B分别延伸通过所述口3430A和3430B。口3430的尺寸和形状和/或垫3430的材料的挠性允许CT臂612A和612B打开和闭合而不会不利地影响垫3430。
尽管在上面已经详细地描述了具体实施方案，但是本描述仅仅是出于图示说明的目的。因此，应该意识到，除非以其他方式明确阐述，否则在上面仅仅以实施例的方式描述了本发明的很多方面，并且不打算作为本发明所必需和必要的元件。处理上面描述的那些，已经得益于本公开的本领域普通技术人员可以作出示例性实施方案被公开方面的各种修改或者对应于此的等同步骤，而不会偏离所附权利要求书中定义的本发明的精神和范围，所附权利要求书的范围打算遵从最宽泛的解读，以便于包括这些修改和等同结构。
Claims (20)
1.一种架空设备，包括：
被配置为直接安装到电源线的设备，所述被配置为直接安装到电源线的设备包括电线路，所述电线路包括地参考点；
用于将所述被配置为直接安装到电源线的设备的所述地参考点电耦合到所述电源线的装置，使得所述地参考点和所述电源线具有相等的电压电势；以及
设置在所述电源线和所述被配置为直接安装到电源线的设备的至少一部分之间并且设置在所述电源线和所述用于电耦合的装置之间的半导体片，所述半导体片覆盖所述架空设备的至少一部分；
其中当所述架空设备安装到所述电源线时所述半导体片减慢所述地参考点电压电势改变速率。
2.如权利要求1所述的架空设备，还包括收集关于所述电源线的信息的传感器。
3.如权利要求2所述的架空设备，其中所述被配置为直接安装到电源线的设备包括被配置来与位于所述架空设备远程的另一设备通信的通信设备，所述通信设备被配置来将所述传感器收集的所述信息的至少部分传送到所述另一设备。
4.如权利要求2所述的架空设备，其中所述收集的信息包括关于所述电源线的电流、所述电源线的电压、所述电源线的温度以及所述电源线上是否存在振动中至少一种的信息。
5.如权利要求1所述的架空设备，还包括：
变流器，所述变流器包括构件，绕组至少部分绕所述构件设置，所述变流器通过所述电源线上的交流电流所产生的磁通能接收所述绕组上的感生电流；以及
电路，所述电路电耦合到所述绕组并且将所述变流器接收的所述感生电流转化为给所述被配置为直接安装到电源线的设备供能的电能。
6.如权利要求5所述的架空设备，其中所述被配置为直接安装到电源线的设备的所述电线路包括电耦合到所述绕组的所述电路。
7.如权利要求5所述的架空设备，其中所述变流器还包括两个臂，所述两个臂可设置在打开和闭合位置，所述两个臂之一包括所述构件和所述绕组，并且
其中所述电源线至少部分地延伸通过当所述两个臂处于闭合位置时由所述两个臂所限定的开口。
8.如权利要求7所述的架空设备，其中所述变流器还包括使所述臂向所述闭合位置偏置的弹簧，并且
其中所述用于电耦合的装置包括所述弹簧。
9.如权利要求1所述的架空设备，其中所述被配置为直接安装到电源线的设备具有等于所述电源线的所述电压电势的电压电势。
10.一种电源线监控设备，包括：
传感器，所述传感器收集关于电源线的信息，所述电源线监控设备安装到所述电源线；
通信设备，所述通信设备将所述传感器收集的所述信息的至少部分传送到所述电源线监控设备远程的位置；
电路板，所述电路板包括与所述传感器和所述通信设备相关联的电线路，所述电线路包括地参考点，当所述电源线监控设备安装到所述电源线时所述地参考点电耦合到所述电源线，当所述电源线监控设备安装到所述电源线时所述地参考点的电压电势基于所述电源线的电压电势而升高；以及
设置在所述电源线和所述电源线监控设备的至少一部分之间并且设置在所述电源线和所述地参考点之间的半导体片，所述半导体片覆盖所述电源线监控设备的至少一部分；
其中当所述电源线监控设备安装到所述电源线时所述半导体片减慢所述地参考点电压电势改变速率。
11.如权利要求10所述的电源线监控设备，其中所述半导体片具有每厘米至少5欧姆的电阻率。
12.如权利要求10所述的电源线监控设备，其中所述地参考点的所述电压电势被升高到等于所述电源线的所述电压电势。
13.如权利要求10所述的电源线监控设备，其中所述收集的信息包括关于所述电源线的电流、所述电源线的电压、所述电源线的温度以及所述电源线上是否存在振动中至少一种的信息。
14.如权利要求10所述的电源线监控设备，还包括：
变流器，所述变流器包括构件，绕组至少部分绕所述构件设置，所述变流器通过所述电源线上的交流电流所产生的磁通能接收所述绕组上的感生电流；以及
电路，所述电路电耦合到所述绕组并且将所述变流器接收的所述感生电流转化为给所述电源线监控设备供能的电能。
15.如权利要求14所述的电源线监控设备，其中所述变流器还包括两个臂，所述两个臂可设置在打开和闭合位置，所述两个臂之一包括所述构件和所述绕组，并且
其中，所述电源线至少部分地延伸通过当所述两个臂处于闭合位置时由所述两个臂所限定的开口。
16.如权利要求15所述的电源线监控设备，其中所述变流器还包括使所述臂向所述闭合位置偏置的弹簧，并且
其中，所述弹簧将所述电源线电耦合到至少一个当所述电源线监控设备安装到所述电源线时电耦合到所述地参考点的导电件。
17.一种电源线监控设备，包括：
传感器，所述传感器收集关于电源线的信息，所述电源线监控设备安装到所述电源线；
通信设备，所述通信设备将所述传感器收集的所述信息的至少部分传送到所述电源线监控设备远程的位置；
电路板，所述电路板包括与所述传感器和所述通信设备相关联的电线路，所述电线路包括地参考点；
至少部分地包封所述电路板的壳体；
耦合到所述壳体的第一导电件，所述第一导电件设置在所述壳体外部，并且当所述电源线监控设备安装到所述电源线时，所述第一导电件电接触所述电源线；
至少一个第二导电件，所述至少一个第二导电件延伸通过所述壳体并且将所述第一导电件电耦合到所述电线路的所述地参考点，由此，当所述电源线监控设备安装到所述电源线时，根据所述电源线上的电压电势升高所述地参考点的电压电势；以及
设置在所述电源线和所述第一导电件之间并且设置在所述电源线和所述电源线监控设备的至少一部分之间的半导体片，所述半导体片覆盖所述电源线监控设备的至少一部分；
其中当所述电源线监控设备安装到所述电源线时所述半导体片减慢所述地参考点电压电势改变速率。
18.如权利要求17所述的电源线监控设备，其中所述地参考点的所述电压电势被升高到等于所述电源线的所述电压电势。
19.一种用于监控电源线的方法，包括以下步骤：
将电源线监控设备安装到电源线，所述电源线监控设备包括传感器、通信设备和电线路，其中所述电线路包括地参考点；
通过所述传感器收集关于所述电源线的信息；
通过所述通信设备将所述传感器收集的所述信息的至少部分传送到所述电源线监控设备远程的位置；以及
将所述电线路的所述地参考点电耦合到所述电源线，从而所述地参考点的电压电势基于所述电源线的电压电势升高，其中半导体片设置在所述地参考点和所述电源线之间并且设置在所述电源线和所述电源线监控设备之间，所述半导体片覆盖所述电源线监控设备的至少一部分；
其中当所述电源线监控设备安装到所述电源线时所述半导体片减慢所述地参考点电压电势改变速率。
20.如权利要求19所述的方法，还包括从所述电源线获得能量来为所述通信设备供能的步骤。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US10360308P | 2008-10-08 | 2008-10-08 | |
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