CN102565605A

CN102565605A - 用于检测配电系统中的导电故障的声学传感器系统

Info

Publication number: CN102565605A
Application number: CN2011103176651A
Authority: CN
Inventors: X·周; R·扬尼罗; D·L·盖斯; B·帕尔; T·J·舍普夫
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: EP2442122A2; CA2755184A1; EP2442122A3; CA2755184C; US8483007B2; US20120092965A1; CN102565605B

Abstract

声学传感器系统(38)用于具有若干相位(48，50，52)的配电系统(2)。该声学传感器系统包括：被构造为检测该配电系统的导电故障(22，24)的多组声学传感器(6，8)。所述多组中的每一组包括若干声学传感器(42，44，46；66，68，70)。所述若干声学传感器中的每一个用于该配电系统的若干相位(48，50，52)中相应的一个。

Description

用于检测配电系统中的导电故障的声学传感器系统

相关专利申请的交叉引用

本申请相关于题为“ACOUSTIC APPARATUS AND ACUSTICSENSOR APPARATUS INCLUDING A CLAMP”(代理案号No.10-mPCS-245(PDA))的____递交的No.____的共同转让、共同待决的美国专利申请；题为“ACOUSTIC SENSOR SYSTEM，ACOUSTICSIGNATURE SIMULATOR，AND ELECTRICAL DISTRIBUTIONSYSTEM”(代理案号No.10-mPCS-246(PDA))的____递交的No.____的共同转让、共同待决的美国专利申请；题为“ACOUSTIC APPARATUSAND ACUSTIC SENSOR APPARATUS INCLUDING A FASTENER”(代理案号No.10-mPCS-248(PDA))的____递交的No.____的共同转让、共同待决的美国专利申请。

技术领域

概括地说，本发明涉及由导电故障引起的声学噪声，更具体地，涉及用于配电系统的声学传感器系统。

背景技术

不存在检测配电系统中的不良(loose)电连接的已知的成本有效的技术和产品。红外成像扫描已经广泛地用于寻找这样的不良电连接，但是这没有提供连续(例如“24-7”或每天24小时，每周7天)检测和监视，并且限于仅检测看得见的接头处，并且使得操作者暴露于潜在的危险条件下。

其他已知产品在每个电接头处采用温度感测。然而，由于成本，这并未被广泛采用。

由于跨不良电连接的相对小的压降，认为几乎不可能从电流和电压提取不良电连接特征(除非当这逐步升级为大弧(major arc)故障或弧闪(arcflash)事件)，除了通过监视在每个电连接处的压降。

美国专利No.7,148,696公开了通过弧故障或发热接触生成声学特征。声学传感器直接“侦听”由故障生成的特征噪声，而不管存在什么类型的电负载，或故障是在什么类型的环境中生成的。通过弧故障或发热接触生成的声学噪声具有一个或多个特定波长的声学信号，所述波长直接相关于例如弧及其谐振频率的基本特性，或交流电源调制的频率及其谐波。由声学传感器来检测弧故障的声学信号。向一跳闸(trip)机构发送产生的跳闸信号，例如使得可分离的触点跳闸打开，以中断弧故障。

需要在导电故障(例如不良的电连接)的最早阶段有效检测它们以防止潜在设备损害和/或人身伤害的成本有效的技术和产品。

存在改进声学传感器系统的空间。

也存在改进导电故障的检测的空间。

发明内容

通过所公开的概念的实施例满足了这些和其他需求，在所述实施例中多个声学传感器检测配电系统的导电故障。

根据所公开概念的一方面，一种声学传感器系统用于具有若干相位的配电系统。所述声学传感器系统包括：被构造为检测所述配电系统的导电故障的多组声学传感器，其中所述多组中的每一组包括若干声学传感器，以及其中所述若干声学传感器中的每一个声学传感器用于所述配电系统的所述若干相位中相应的一个相位。

所述配电系统包括多个汇流条和多个区域；且其中所述若干声学传感器中的每一个声学传感器耦接到所述配电系统的所述区域中相应的一个区域处的所述汇流条中相应的一个汇流条，以便所述多组声学传感器操作地关联于所述配电系统的所有汇流条和所有区域。

所述多组声学传感器中的每一组声学传感器可被构造为使用通信系统与远程站通信，以在检测到导电故障时发送关于所检测的导电故障和所述多个区域中相应的一个区域的指示。

所述配电系统可以是包括多个汇流条和多个区域的三相配电系统；且所述多组声学传感器中相应的一组传感器可耦接到所述三相配电系统的所述区域中相应的一个区域处的所述汇流条中的三个汇流条，以便所述多组声学传感器操作地关联于所述三相配电系统的所有汇流条和所有区域。

所述配电系统可被阻止声学传播的多个断路器分区为多个区域。

所述多组声学传感器中的每一组声学传感器可进一步被构造为使用通信系统周期性地向远程站发送通信，以便确认其正常运行。

所述若干声学传感器中的至少一个声学传感器可被构造为夹住所述配电系统的电力导体。

作为所公开概念的另一方面，一种声学传感器系统用于包括若干区域的配电系统，所述区域中的每一个区域具有若干电连接。所述声学传感器系统包括：多个声学传感器，被构造为检测所述若干电连接的导电故障；远程站；以及所述声学传感器和所述远程站之间的通信系统；其中所述声学传感器中的每一个声学传感器被构造为使用所述通信系统与所述远程站通信，以在检测到导电故障时发送关于所检测的导电故障和所述多个区域中相应的一个区域的指示。

所述若干声学传感器中的至少一个声学传感器可被构造为夹住电力导体。

附图说明

当结合附图阅读时，可从优选实施例的以下说明获得所公开概念的完全理解，其中：

图1是根据所公开概念的实施例的包括保护继电器和声学传感器的开关设备的示意形式的框图。

图2是根据所公开概念的另一个实施例的控制中心的框图。

图3是图1的声学传感器之一的框图。

图4是用于图2的中央通信单元的例程的流程图。

图5A和5B构成用于图3的处理器的例程的流程图。

图6是根据所公开概念的另一个实施例的包括用于矩形电力汇流条的夹持结构的声学传感器的垂直正视图。

图7是图6的声学传感器的等角视图，只是去除了盖子以示出内部结构。

图8是根据所公开概念的实施例的用于电力导体和声学传感器的夹持结构的垂直正视图。

具体实施方式

这里，术语“若干”将意味着1个或大于1的整数(即多个)。

这里，术语“处理器”将意味着可存储、获取、和处理数据的可编程模拟和/或数字设备；计算机；工作站；个人计算机；微处理器；微控制器；微计算机；中央处理单元；主机计算机；小型计算机；服务器；网络处理器；或任意适合的处理设备或装置。

这里，术语“声学”将意味着作为亚声、声和/或超声的一个或多个声音。

这里，术语“电力导体”将意味着电线(例如固态的；绞合的；绝缘的；非绝缘的)、铜导体、铝导体、适当金属导体、电汇流条、或允许电流容易流动的其他适当材料或对象。

这里，术语“电接头”将意味着电和机械地连接多个电导体的结构。

这里，术语“接线柱”将意味着两个或更多个电导体电地和机械地连接的端子或其他导电接头。

这里，术语“导电故障”将意味着弧故障、或电力导体的不良或其他间歇性电连接、导致发热接触的电接头和/或接线柱。

这里，两个或更多个部分“连接”或“耦接”在一起的语句将意味着这些部分直接接合在一起或通过一个或多个中间部分接合在一起。此外，这里，两个或更多个部分“附连”的语句将意味着这些部分直接接合在一起。

这里，术语“声学耦接器”将意味着保持电导体和声学传感器或发声器在一起以允许在具有或不具有电连接的情况下进行有效的声学传输的插栓；粘合剂；夹钳；紧固件；或其他适当的耦接机构。

这里，术语“特征”将意味着用于区分出或识别出另一事物的某事物。例如，声学特征用于区分出或识别出导电故障。

这里，术语“紧固件”将意味着铆接、粘合剂、螺钉、插栓以及插栓和螺母的组合(例如不作为限制地，锁定螺母)和插栓、垫圈和螺母。

这里，术语“插栓”将意味着被构造为将两个或更多个部分栓在一起以保持它们稳固的设备或装置，例如通过将电力导体和包含绝缘隔离件的外壳栓起。插栓可以是例如用于将物体固定在一起的金属杆或销，其通常在一端具有头部并且在另一端具有螺纹，并通过螺母来固定。

这里，术语“夹钳”将意味着被构造为绑定或压缩或按压两个或更多个部分在一起以使得它们保持固定，例如通过保持或压缩电力导体和绝缘隔离件的设备或装置。术语“夹钳”明确排除紧固件。

所公开的概念相关于以下内容描述，例如但非限制地，单相和三项配电装备和系统，例如低压开关设备、低压开关板、低压控制盘、马达控制中心和中压开关设备。然而，可理解，可通过各种其他应用来采用所公开的概念，所述应用例如有用于商业或工业设施的汇流条通道电力系统、航空应用和具有任意数目个相位的电车应用。同样，所公开的概念可应用于住宅应用。住宅应用中，声学信号对于相对小的电导体具有相对高的衰减率；因此，每个声学传感器仅可覆盖相对小范围的电布线系统。

图1示出配电系统，例如开关设备2，包括控制中心4和声学传感器6、8、10、12、14、16。示例性开关设备2中，电路中断器(例如断路器30、34、36)用作声学信号的隔离器或吸收器，因为例如电连接可移动接触臂(未示出)和断路器负载端导体(未示出)的编织的柔性导体或分流器(未示出)用作例如声隔离器，这是由于当声学信号经过分流器时声学信号的相对高的衰减率。因此，来自负载(线路)端的声学信号无法通过断路器以到达线路(负载)端。由于分流器是声学衰减器，任何声学信号(不管是否从实际导电故障生成)将不会经过断路器，因此将开关设备2分成声学隔离的区域，例如26、28。

示例性声学传感器系统38在示例性开关设备2中提供导电故障检测和区域位置检测。示例性声学传感器6、8、10、12安装在示例性开关设备2中的各个位置，从而每个声学传感器覆盖电力系统中的某个分区。每个分区通过在配电系统中用作声学信号的声学隔离器或吸收器的电开关设备(例如，没有限制地，电路中断器，例如断路器或接触器)的位置来确定。这样能够使得不多于一个声学传感器检测来自同一个导电故障的声学信号，这将提供导电故障区域位置检测。

图1中，由区域28(区域#2)中的传感器8来检测示例性不良电连接24。然而，由于断路器30的阻挡，示例性不良电连接22没有被传感器8检测。例如，不良电连接22、24可发生在例如过热的电接头处，例如40。传感器14、16由于声学信号的衰减不能够检测不良电连接24，或者由于在与区域28中的传感器8检测的相对高电平的噪声相比由那些传感器14、16检测到相对低电平的噪声，而不能够确认不良电连接24在区域28(区域#2)中。因此，示例性开关设备2也可按声学信号可在没有明显声衰减的情况下行进的距离来划分，从而例如传感器8、14、16相应的一个可仍旧检测声学信号。

示例性断路器34是三极连结断路器(three-pole tie circuit breaker)。

示例性声学传感器系统38用于三相配电系统，例如示例性开关设备2，尽管可采用任意数目个相位。声学传感器系统38包括多组声学传感器，例如6、8，其被构造为检测示例性开关设备2的导电故障。这些多组中的每个组包括3个声学传感器，例如传感器42、44、46。3个声学传感器(例如42、44、46)中的每个分别用于示例性开关设备2的对应相位，例如相位48、50、52。

示例性开关设备2包括多个汇流条，例如54、56、58、60、62、64，以及多个区域，例如区域26、28。例如，3个声学传感器42、44、46中的每个分别耦接至对应区域26处的汇流条54、56、58中的对应一个。类似地，3个声学传感器66、68、70中的每个分别耦接至对应区域28处的汇流条60、62、64中的对应一个。这样，声学传感器组(例如6、8)操作地与示例性三相开关设备2的所有汇流条(例如54、56、58、60、62、64)以及所有区域(例如26、28)关联。示例性区域26、28中的每个是示例性三相开关设备2的特定位置或分区。

参照图2，示出了远程站，例如示例性控制中心100。示例性控制中心100可能是远程监视系统102的一部分或与其协作。或者，远程站可以是保护继电器(未示出)，其可包括控制中心100的一些或所有功能。控制站100(例如和非限制地)可专用于接收和传递声学检测的目的，或者可以是另一设备(例如跳闸单元、保护继电器或计量仪)的一部分。

示例性控制中心100可以操作地关联于多个不同声学传感器104、106、108、110，所述声学传感器分别用于多个不同区域118、120、122、124(还参见图1的区域(1号区域)26和区域(2号区域)28)。可理解，声学传感器104、106、108、110可以是，例如但非限制地，用于单一相位配电系统111的单一相位声学传感器，或用于图1的示例性三相开关设备2的示例性声学传感器6、8、14、16。可采用任意数目个相位。

示例性声学传感器104、106、108、110中的每个被构造为使用这些声学传感器104、106、108、110和控制中心100之间的通信系统112与示例性控制中心100通信，以在检测到导电故障时发送关于所检测的导电故障(图2中未示出，但参见图1的导电故障22、24)和多个区域中的对应区域(分别为118、120、122、124)的指示。

示例性声学传感器104、106、108、110的每个还被构造为使用通信系统112向示例性控制中心100周期性地发送通信(例如消息114)，以便确认其正常运行。示例性声学传感器的每个(例如104)可周期性地发送消息，例如每30分钟发送一次，尽管可以采用任何适合的时段。示例性通信系统112是从包括有线通信系统和无线通信系统的组中选择的。

各个声学传感器104、106、108、110，通信系统112以及示例控制中心100形成用于包括多个区域118、120、122、124的配电系统111的声学传感器系统116，所述多个区域中的每个区域都具有若干电连接(未在图2中示出，但是可参见图1的示例电接头40)。与图1的声学传感器6、8、10、12、14、16类似，声学传感器104、106、108、110被构造为检测各个区域118、120、122、124的电连接的导电故障。声学传感器104、106、108、110中的每一个都被构造为使用通信系统112与示例控制中心100通信，以便在检测到导电故障时发送关于所检测的导电故障以及多个区域118、120、122、124中的对应区域的指示。例如，示例控制中心100包括从所有声学传感器104、106、108、110接收消息(如128)的中央控制单元126(例如，处理器)。这些消息128包括传感器ID代码130和功能状态132，功能状态132指示了如对应传感器ID代码130所标识的对应声学传感器是正在正确工作还是检测到诸如导电故障之类的故障。接下来，中央控制单元126可以将报警消息输出到显示器134和/或将报警136发送到远程监视系统102。显示器134和/或报警134然后可以指示是在对应区域中检测到导电故障，还是对应声学传感器处于工作状态。

图3示出了图1的声学传感器42、44、46、66、68、70中的一个传感器。传感器包括传感器外壳和安装结构150、压电元件152、可选的预加载154、电子电路156、故障指示器158、无线收发器160以及电源162。预加载154(不是必需的)压缩压电元件152以使压电元件152在组合体中处于压力下。传感器外壳和安装结构在164处被适当地耦接到(例如，图1的示例开关设备2或图2的示例配电系统111的)电力导体166。示例压电元件152借助适合的绝缘隔离件168或借助适合的绝缘隔离件通过传感器外壳耦接到电力导体166。

尽管电源162被视为示例寄生电源(例如但不限于采用从激励的电力导体166获得电力的电流变压器(CT)(未示出))，但是将理解，可以采用多种电源。示例寄生电源162包括电力获得能力，例如通过采用若干电力CT在电流流过电力导体166时获得电力。例如(但不限于)，图2的传感器104采用电池电源170，而图2的传感器110采用外部电源172。

图3的无线收发器160提供了适合的无线通信能力(例如但不限于，IEEE 802.11；IEEE 802.15.4；其他适合的无线收发器或发射器)以将导电故障的检测传递到另一位置(例如但不限于，图2的示例控制中心100；控制台；跳闸单元；保护继电器)以便向维护人员警告故障及其区域位置。

电子电路156包括接收来自压电元件152的输出信号176的缓冲输入电路174、放大器电路178、带通滤波器180、峰值检测器181以及处理器182。复位电路184可以在由于寄生电源162从电力导体166接收的电力不足而导致的电力中断之后复位电子电路156。

图4是用于图2的中央通信单元126的例程200的流程图。首先在202，中央通信单元126加电。接着，在204，中央通信单元126从作为示例声学传感器104、106、108、110之一的“传感器i”接收状态消息。接着，在206，中央通信单元126确认来自“传感器i”的消息并且在208，将接收确认消息发送回该特定传感器。接着，在210，中央通信单元126基于所接收的状态消息中的传感器ID代码130找到该特定传感器的区域位置。然后，在212，中央通信单元126在接收的状态消息中检查导电故障(如不良连接)。如果指示了故障，则在214，显示不良连接警告(例如报警)连同其区域位置。接着在216，将对应的消息发送到远程监视系统102。然后，在218，递增整数i以指向下一传感器(例如，“传感器i+1”)。接着，在220，如果整数i大于预定值(例如，N是各声学传感器的计数)，则在222处将整数i复位为1，此后重复步骤204。否则，如果整数i不大于预定值，则在204处以在218处递增的整数i恢复执行。

另一方面，在212，如果接收的状态消息正常，则在224，显示用于当前传感器(例如“传感器i”)的正常状态连同其区域位置。然后，执行步骤216以将对应的消息发送到远程监视系统102。如以上结合图2所述，声学传感器104、106、108、110中的每个传感器都使用通信系统112向示例控制中心100周期性地传送正常状态消息以便确认该传感器的正常工作。

参考图5A-5B，示出了用于图3的处理器182的例程250。此例程250的总体操作是获得来自图3的峰值检测器181的输出并测量DELTA(差值)(步骤268)，即来自峰值检测器181的两个相邻信号之间的时间差。首先，在252，在压电元件152处有可用的声学信号并且在峰值检测器181处有可用的来自该声学信号的峰值声学信号。接着，在254，例程250输入信号f，信号f是来自峰值检测器181的高频(HF)声学信号。

然后，在256，使用例如低于预定阈值L1的HF信号的8点移动平均确定作为HF信号的基线的值fb。例程250采用两个L1和L2阈值来确认声小波251具有代表导电故障的预期特征描述(profile)。L1和L2的非限制性示例分别是100mV和50mV。有时，来自峰值检测器181的HF信号由于各种原因(如增大的EMI噪声)而具有相对较高的噪声水平。为了避免基线噪声水平变化的影响，步骤256试图通过针对低于预定阈值L1的这些HF信号使用示例8点移动平均来估计噪声水平而从测量的信号除去噪声水平。所述示例8点移动平均是值低于阈值L1的最后8个示例样本的平均值。接着，在258，由f-fb确定校正后的HF信号fc。

在260，判定fc是否大于L1。如果是，则在262判定T-Tn-1是否大于ΔT(例如，诸如5毫秒的预定值)。T是来自适合的记时器(未示出)(例如但不限于，图3的处理器182中的振荡器电路(未示出)；处理器182中的晶体振荡器(未示出))的时间。当例程250在276达到其预定时段之后，在284将DELTA复位为0(其中Tn＝Tn-1＝0)。如果在262测试通过，则在264，将记时器值T记录为Tn。Tn＝T意味着在峰值检测器181输出高于L1阈值的声学信号时，时间T被记录为Tn。接着，在T＝Tn+0.1毫秒时fc大于L2的情况下，步骤266确认校正后的HF信号是否有效。如果是，则变量DELTA被设置为等于Tn-Tn-1。然后，在270，将Tn-1设置为等于Tn。

接着，在272，判定M是否小于2或大于7，其中M是整数[10＊DELTA/8.3333]的个位数(unit digit)。这检查DELTA是否为8.333毫秒的倍数(例如但不限于，DELTA/8.3333＝2.1，则(DELTA/8.3333)x10＝21，并且M＝1，M小于2)。在考虑到潜在测量误差的情况下，此例子中的DELTA可以被视为8.333毫秒的倍数。实际上，步骤272判定DELTA是否为半个线周期(例如但不限于，约8.3毫秒)的倍数。M代表小数点之后的数字，例如，对于3.24，M＝2，或对于5.82，M＝8。如果在272测试通过并且DELTA是半个线周期的倍数，则在274，将1加到X存储桶(bucket)。另一方面，如果DELTA不是半个线周期的倍数，则在275，将1加到Y存储桶。

在步骤274或275之后，或者如果在262测试失败，则在276，判定Tn是否大于或等于预定时间(例如但不限于，200毫秒；2秒；10秒；1天)。如果是，则在278和280，例程250在宣称噪声由导电故障(如发热触点)引起之前检查两个准则。步骤278检查是否X+Y＞＝A(例如但不限于10；15；任何适合的值)；并且步骤280检查是否比率X/(X+Y)＞B(例如但不限于，60％；任何适合的小于100％的百分比)。如果这两个测试通过，则在282激活报警(例如，图3的故障指示器158)。否则，如果这两个测试之一或两者都失败，或者在282之后，例程250在电力循环(例如，如果来自图3的电源162的电力循环；如果手动电力开关(未示出)循环)之后导致复位，则在284，将值Y、X、Tn和Tn-1复位为0并且将ΔT设置为5毫秒，并在286启用下一中断。如果在260、266和/或276处的任一测试失败，则也执行步骤286。中断周期性地(例如但不限于每100微秒)发生。此外，在预定时间(例如但不限于10,000毫秒；任何适合的时间)之后，将相应步骤274和275的X和Y存储桶复位为0。

示例例程250类似于美国专利No.7,148,696中的那些例程。但是，示例例程250添加了各种特性(如L2阈值)以便确认对于每个声学信号，小波轮廓是正确的。

如将结合图6-8所述的，至少一个传感器(如图2的传感器110)可以被构造为夹持在电力导体(如图3的166)上。例如，三个声学传感器42、44、46可以被构造为分别夹持在图1的相位48、50、52的一组三相电力导体上。

参考图6和7，声学传感器装置300包括用于电力导体(如示例矩形汇流条304，在图6中示为假想线)的夹具(如示例夹持结构302)。示例声学传感器装置300还包括用于声学传感器和/或发声器(如容纳在外壳306内的低成本压电元件308(在图7的隐藏线中示出))的外壳306以及印制电路板(PCB)310(图7)，印制电路板(PCB)310可包括图3的示例电子电路14、故障指示器158、无线收发器160、寄生电源162以及复位电路184。外壳306夹持在汇流条304或电系统的另一电力导体(未示出)上。

如图6所示，外壳306的外部包括绝缘隔离件312，绝缘隔离件312耦接到压电元件308(以隐藏线示出)所在的不锈钢圆柱形筒318(图7)。夹持结构302被构造为将绝缘隔离件312和示例汇流条304连同外壳306夹持在一起。

外壳306可以例如是(但不限于)金属外壳或具有被构造为提供EMI屏蔽的内部和/或外部金属涂层的绝缘外壳。金属涂层可以例如是(但不限于)适合的薄膜金属涂层。

如图7中最佳示出的，示例夹持结构302被布置为穿过外壳306的开口314。夹持结构302包括布置在外壳306内并与容纳压电元件308(以隐藏线示出)的不锈钢圆柱形筒318接合的第一绝缘夹持部分316、布置在外壳306外并被构造为与汇流条304(图6)接合的第二绝缘夹持部分320，以及穿过第一夹持部分316和外壳306的螺纹耦接器(如示例螺纹销322)。螺纹销322具有第一端和相对的第二螺纹端(在图8中示出)，第二螺纹端通过螺纹耦接到第二夹持部分320(如图8的第二夹持部分320’所示)。

可旋转件(如示例环形绝缘紧固旋钮324)被耦接到螺纹销322并被构造为沿螺纹销322旋转以向上或向下移动以便拉动或推送第二夹持部分320，以及分别夹紧或松开外壳306、汇流条304以及第二夹持部分320。绝缘螺帽326防止旋钮324旋离螺纹销322的第一端。

优选地，第二夹持部分320具有被构造为以绝缘的方式与汇流条304接合的绝缘垫328。

压电元件308在示例0.5”直径的不锈钢圆柱形筒318内并耦接到筒318的底部(与绝缘隔离件312(例如陶瓷盘)(图6)一侧相对)。

如图7所示，示例声学传感器装置300包括图3的故障指示器158，指示器158可以是LED指示器(例如但不限于，对于正常操作为绿色闪烁；对于检测到与汇流条304操作地关联的导电故障为红色闪烁)。通/断开关330可以启用或禁用图3的电源162(其可以包括图7中示出的电池332)。此外，电源162可以通过直流电力输入334接受来自外部交流/直流或直流/直流电源(未示出)的直流电力。

如可从图6和7看到的，示例外壳306包括基座336和盖338。基座336包括与盖338的对应结构(未示出)接合的柱340。

参考图8，示出了用于电力导体344(在图8中以假想线示出)和另一声学传感器装置(未示出)的另一夹持结构342，所述另一声学传感器装置(除了夹持结构342以外)可以与图6和7的声学传感器装置300相同或类似。第二夹持部分320’在某种程度上不同于图6的第二夹持部分320。具体地说，夹持表面346是内凹的弧形表面以适合电力导体344的圆形或椭圆形截面。相反地，图6的第二夹持部分320具有总体上平坦的或某种程度上凸起的表面348以适合汇流条304的平面表面。在此示例中，未采用绝缘垫，因为电缆上通常具有绝缘套管。另外，夹持结构342(与夹持结构302一样)可以将外壳(如306)、电力导体344以及可选地绝缘隔离件(如312)夹持在一起。

虽然详细描述了所公开概念的具体实施例，但是本领域的技术人员将理解，根据本公开的总体教导，可以对这些细节做出各种修改和替换。因此，所披露的特定布置仅旨在是示例性的并且并非限制将由所附权利要求的完整范围及其任何和所有等同物给出的所披露概念的范围。

附图标记列表

2 配电系统，例如开关设备

4 控制中心

6 声学传感器

8 声学传感器

10 声学传感器

12 声学传感器

14 声学传感器

16 声学传感器

22 不良电连接

24 不良电连接

26 区域

28 区域

30 电子中断器，例如断路器

34 断路器

36 断路器

38 声学传感器系统

40 电接头

42 传感器

44 传感器

46 传感器

48 相位

50 相位

52 相位

54 汇流条

56 汇流条

58 汇流条

60 汇流条

62 汇流条

64 汇流条

66 声学传感器

68 声学传感器

70 声学传感器

100 远程站，例如控制中心

102 远程监视系统

104 声学传感器

106 声学传感器

108 声学传感器

110 声学传感器

111 配电系统

112 通信系统

114 通信，例如消息

116 声学传感器系统

118 区域

120 区域

122 区域

124 区域

126 中央控制单元

128 消息

130 传感器ID代码

132 功能状态

134 显示器

136 报警

150 传感器壳体及安装结构

152 压电元件

154 可选预加载

156 电子电路

158 故障指示

160 无线收发器

162 电源

164 耦接

166 电力导体

168 绝缘隔离件

170 电池电源

172 外部电源

174 缓冲输入电路

176 输出信号

178 放大器电路

180 带通滤波器

181 峰值检测器

182 处理器

184 复位电路

200 例程

202 步骤

204 步骤

206 步骤

208 步骤

210 步骤

212 步骤

214 步骤

216 步骤

218 步骤

220 步骤

224 步骤

250 例程

252 步骤

254 步骤

256 步骤

258 步骤

260 步骤

262 步骤

264 步骤

266 步骤

268 步骤

270 步骤

272 步骤

274 步骤

276 步骤

278 步骤

280 步骤

282 步骤

284 步骤

286 步骤

288 步骤

300 声学传感器装置

302 紧固件，例如示例性夹持结构

304 电力导体，例如示例性的矩形电力汇流条

306 壳体

308 声学传感器和/或发声器，例如低成本压电元件

310 印刷电路板(PCB)

312 绝缘隔离件

314 开口

316 第一夹持部分

318 不锈钢圆柱形筒

320 第二夹持部分

320’ 第二夹持部分

322 螺纹销

324 环形绝缘紧固旋钮

326 绝缘螺帽

328 绝缘垫

330 通/断开关

332 电池

334 直流电力输入

336 基座

338 盖

340 柱

342 夹持结构

344 电力导体

346 夹持表面

348 表面

Claims

1.一种用于具有若干相位(48，50，52)的配电系统(2)的声学传感器系统(38)，所述声学传感器系统包括：

被构造为检测所述配电系统的导电故障(22，24)的多组声学传感器(6，8)，

其中所述多组中的每一组包括若干声学传感器(42，44，46；66，68，70)，以及

其中所述若干声学传感器中的每一个声学传感器用于所述配电系统的所述若干相位(48，50，52)中相应的一个相位。

2.权利要求1的声学传感器系统(38)，其中所述配电系统包括多个汇流条(54，56，58；60，62，64)和多个区域(26，28)；且其中所述若干声学传感器中的每一个声学传感器耦接到所述配电系统的所述区域中相应的一个区域处的所述汇流条中相应的一个汇流条，以便所述多组声学传感器操作地关联于所述配电系统的所有汇流条和所有区域。

3.权利要求2的声学传感器(38)，其中所述多组声学传感器中的每一组声学传感器被构造为使用通信系统(112)与远程站(4；100)通信，以在检测到导电故障时发送关于所述导电故障(128)和所述多个区别中相应的一个区域(118，120，122，124)的指示。

4.权利要求1的声学传感器系统(38)，其中所述配电系统是包括多个汇流条(54，56，58；60，62，64)和多个区域(26，28)的三相配电系统；且其中所述多组声学传感器中相应的一组传感器耦接到所述三相配电系统的所述区域中相应的一个区域处的所述汇流条中的三个汇流条，以便所述多组声学传感器操作地关联于所述三相配电系统的所有汇流条和所有区域。

5.权利要求1的声学传感器系统(38)，其中所述配电系统被阻止声传播的多个电路断流器(30，34，36)分区为多个区域(26，28)。

6.权利要求5的声学传感器系统(38)，其中所述区域中的每一个区域是所述配电系统的特定位置或分区。

7.权利要求5的声学传感器系统(38)，其中所述多组声学传感器中的每一组声学传感器进一步被构造为使用通信系统周期性地向远程站发送通信(114)，以便确认其正常运行。

8.权利要求1的声学传感器系统(38)，其中所述多组声学传感器中的至少一组声学传感器进一步被构造为由电源供电，该电源选自由电池(170)、寄生电源(162)和外部电源(172)组成的组。

9.权利要求1的声学传感器系统(38)，其中所述若干声学传感器中的至少一个声学传感器被构造为夹住所述配电系统的电力导体。

10.一种用于包括若干区域(118，120，122，124)的配电系统的声学传感器系统(116)，所述区域中的每一个区域具有若干电连接(40)，所述声学传感器系统包括：

多个声学传感器(104，106，108，110)，被构造为检测所述若干电连接的导电故障(22，24)；

远程站(100)；以及

所述声学传感器和所述远程站之间的通信系统(112)；

其中所述声学传感器中的每一个声学传感器被构造为使用所述通信系统与所述远程站通信，以在检测到导电故障时发送关于所检测的导电故障和所述多个区域中相应的一个区域的指示(128)。

11.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述声学传感器中的每一个声学传感器进一步被构造为使用所述通信系统周期性地向所述远程站发送消息(114)，以便确认其正常运行。

12.权利要求10的声学传感器系统(116；38)，其中所述配电系统是三相配电系统(2)；且其中所述多个声学传感器被构造为多组三个声学传感器(42，44，46；66，68，70)，所述三个声学传感器中的每一个声学传感器用于所述三相配电系统的三相(48，50，52)中相应的一相。

13.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述配电系统被阻止声学传播的多个电路断流器(30，34，36)分区为所述区域。

14.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述配电系统是单相配电系统(111)。

15.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述配电系统包括多个汇流条(54，56，58；60，62，64)；且其中所述声学传感器中的每一个声学传感器耦接到所述配电系统的所述区域中相应的一个区域处的所述汇流条中相应的一个汇流条，以便所述声学传感器操作地关联于所述配电系统的所有汇流条和所有区域。

16.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述远程站是控制中心(100)。

17.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述远程站是保护继电器(4)。

18.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述通信系统选自由有线通信系统和无线通信系统组成的组。

19.权利要求10的声学传感器系统(116)，其中所述区域中的每一个区域是所述配电系统的特定位置或部分。

20.权利要求.10的声学传感器系统(116)，其中所述声学传感器中的至少一个声学传感器进一步被构造为由电源供电，该电源选自由电池(170)、寄生电源(162)和外部电源(172)组成的组。

21.权利要求.10的声学传感器系统(116)，其中所述声学传感器中的至少一个(110)声学传感器被构造为夹住电力导体(166)。