CN103105516B - 测量物理量的系统及与其相关的电源设备和配置方法 - Google Patents

Abstract

一种测量系统（1），包括处理块（2）和一组用于测量物理量的设备（3、4、5），所述处理块适配用于集中所述组传导的物理量的测量，并且包括用于接收用于该处理块的电力供应的第一装置，利用所述设备组测量的物理量来产生所述电力供应，并且进一步包括不同于第一装置的、用于接收用于该处理块的电力供应的第二装置，还包括用于容纳电力供应设备的外壳（17），该电力供应设备适配用于提供电力供应信号，该处理块适配用于在所述外壳中容纳电力供应设备之后，在由用于接收电力供应的第二装置供电的同时执行配置该系统的操作。

Description

测量物理量的系统及与其相关的电源设备和配置方法

技术领域

本发明涉及一种测量系统，其包括处理块和与该处理块相连接的一组用于测量物理量的设备，其中，

-适配处理块以便集中所述组传导的物理量的测量，并包括用于针对外部模块的、确定为所述测量的函数的信息的通信的装置，

-处理块包括用于接收用于该处理块的电力供应的第一装置，由所述测量设备组测量的至少一个物理量来产生所述电力供应。

背景技术

例如在文献US 7,831,702中描述的这种测量系统允许测量物理特征并且允许它们向负责集中所述测量的实体发送。

一测量设备例如包括要放置在导体周围的电流互感器，要测量的电流流经所述导体。它们能够一方面测量此电流，并且另一方面向处理块的用于接收电源的第一装置提供从所测量的电流产生的电流，用于对处理块供电。

但是，仅当电流在所述导体中流通并且电流互感器放置在导体周围时，才对处理块进行所述供电。

现在，可能有必要当不满足这些条件时必须对处理块供电，特别是用于执行配置操作。

发明内容

为了此目的，根据第一方面，本发明的对象是一种前述类型的测量系统，其特征在于处理块进一步包括用于接收处理块的电力供应的第二装置，不同于用于接收电源的第一装置，所述用于接收电力供应的第二装置包括：用于容纳电源设备的外壳，适配所述电源设备以便提供电力供应信号；处理块，适配用于在所述外壳中容纳电力供应设备之后执行用于配置该系统的操作，由用于接收电力供应的第二装置供电该处理块。

这种系统因此当不能利用作为测量设备的额定操作期间产生的电力供应来对它供电时，允许处理块执行要求用于该处理块的电力供应的配置操作。

在实施例中，根据本发明的测量系统进一步包括下面特征的一者或多者：

-配置系统的操作包括发送针对外部模块的处理块的通信地址，

-所述通信装置包括无线装置，并且利用所述无线装置发送处理块的地址。

-处理块检测到电力供应设备容纳进所述外壳，随后触发配置操作，

-所述系统的外壳包括

-所述测量设备组包括至少一个电流和/或电压传感器，

-该组至少一个测量设备包括至少一个第一电流互感器和第二电流互感器，其中适配第一电流互感器以便向处理块传递电流测量，而适配第二电流互感器用于向处理块提供利用所述电流产生的处理块的电力供应信号，

-该测量系统包括照明装置，该照明装置适配用于当处理块由用于接收电力供应的第二装置供电时发射给定的光信号，

-该测量系统包括根据如下所述的本发明的第二方面的电源设备。

根据第二方面，本发明的对象是一种电源设备，该电源设备包括作为用于产生电力供应信号的装置的棒和在棒的一端的连接器，该连接器适配用于传递所产生的电力供应信号，适配包括连接器的电源设备的部分以便合适地放入系统的外壳，以便向从而连接到该连接器的系统传递电力供应信号。

在实施例中，该电源设备进一步包括下面特征的一者或多者：

-连接器包括螺纹（threading），连接器传递的电力供应信号等于电源设备的所述螺纹和不同于该螺纹的区域之间的电势差，适配该连接器以便利用该螺纹来拧进处理块的外壳的对应螺纹区域中，

-该电源设备包括照明装置，适配该照明装置用于当连接器向所连接的系统传递电力供应信号时并且/或者作为来自所连接的系统的控制信号的函数，发射给定的光信号，

-用于产生电力供应信号的该装置包括电池单元和/或通过该设备的元件的旋转启动的压电发生器。

根据第三方面，本发明的对象是一种用于配置测量系统的方法，该测量系统包括处理块、一组连接到该处理块的、用于测量物理量的设备，其中：

-处理块适配用于集中所述组传导的物理量的测量，并且包括用于针对外部模块的、确定为所述测量的函数的信息的通信的装置，

-处理块包括用于接收用于该处理块的电力供应的第一装置，利用所述测量设备组测量的至少一个物理量来产生所述电力供应，处理块进一步包括不同于用于接收电力供应的第一装置的用于接收用于处理块的电力供应的第二装置，并且包括用于容纳电力供应设备的外壳，该方法特征在于它包括步骤：

-将电力供应设备引入处理块的外壳，适配该电力供应设备以便向处理块提供电力供应信号；

-在所述外壳中容纳电力供应设备之后，通过由用于接收电力供应的第二装置供电的处理块应用用于配置该系统的操作，

-配置系统的操作包括发送针对外部模块的处理块通信地址，

-在处理块检测到所述外壳中容纳电力供应设备之后触发配置操作，

-该测量系统适应于一测量系统并且/或者该电源设备适应于一电源设备。

附图说明

一旦读了下面的描述并且一旦查看附图，就会更好地理解本发明了。作为说明给出这些附图，但是决不是作为对本发明的限制。这些附图如下：

-图1是本发明一实施例中的测量系统的透视图；

-图2是图1的测量系统的框图；

-图3示出本发明一实施例中电源设备的透视图；

-图4是图3的电源设备一端的更大比例示图；

-图5示出本发明一实施例中将图3的电源设备引入处理块的步骤视图；

-图6是本发明一实施例中电源设备和测量系统的电气图的视图；

-图7是本发明另一实施例中电源设备和测量系统的电气图的视图。

具体实施方式

图1是本发明一实施例中测量系统1的透视图。在相关的情况下，此测量系统旨在集中三相网络的每一相位的电流测量。

图2示出此测量系统1的框图。

该测量系统包括与用于测量电流的三个设备3、4、5相连接的处理块2。

在相关的实施例中，适配每一电流测量设备以便围绕三相网络的各相位的电缆而安装，要测量的电流穿过该电缆。

参考设备4，它在与其相关的电缆上安装期间，此设备4将通过在该设备延伸的平面上旋转而在区域42打开，以便将该电缆沿着XX轴放置，所述XX轴在适用于保持该电缆的夹钳43之内，然后该测量设备4将闭合。

这种测量设备的优点是能够不必中断该电缆中的电力分配而安装在电缆上。

在相关的实施例中，测量设备3和5的操作类似于测量设备4的操作。

通过各自的电线连接31、41、51将每一测量设备3、4、5连接到块2。

每一连接31、41、51适用于从各个测量设备3、4、5发送测量信号和电力供应信号。

在目前情况下，每一测量设备包括两个电流互感器，每者适用于传递根据流经它们所围绕放置的电缆的电流而产生的各自的信号。

这些电流互感器之一是例如Rogowsky绕组，例如在文献FR 1478330或US 2006/0232263中所描述，其通过流经该电缆的电流产生的磁场传递互感器中的感应电压，通过（例如利用与电容器串联的电阻器）结合可从中获得此电流的测量。

这些电流互感器的另一个例如由磁路组成，该磁路包括通过流经该电缆的电流产生的磁场传递在此互感器中感应的电流的线圈。此电信号打算用于处理块2的电力供应。

适配每一测量设备3、4、5以便永久地测量分别与它相关联的电缆上的电流。分别通过将其连接到块2的连接31、41、51向处理块2发送在每一测量设备3、4、5产生的这些测量和电力供应信号。

图2中示出的处理块2包括电源模块6、处理模块7和射频发送／接收模块8（例如使用紫蜂（Zigbee）技术）。

电源模块6包括网络电源子模块61和临时电源子模块62。

适配网络电源子模块61以便在它们的操作功能期间接收测量设备3、4、5发送的电力供应信号，所述操作功能实现了这些信号的适配以便利用这些经适配的信号来对处理块2供电。

临时电源子模块62适用于用下面描述的方式接收外部电源设备提供的电源信号，显著地在安装/配置该测量系统1的步骤期间并且用于实现此信号的适配以便利用此适配后的信号来对处理块2供电。

适配处理模块7以便在配置该测量系统的阶段期间和它的操作功能期间控制处理块2的操作。它处理测量设备发送的测量（例如通过执行平均、平滑操作等），并在经由发送／接收模块8向远程接收电子模块（RTU）发送之前从中提取一份（piece）测量信息，所述RTU负责集中通过几个测量系统向它发送的测量信息。

处理模块7显著地包括微处理器和存储软件数据和打算在微处理器上执行的指令的存储器。

通常地，其中将安装测量系统的电缆的设置（set）非常紧，特别是当它们位于偏离配电板的位置时。

在测量系统1在电缆上安装期间，如果测量设备尚未安装在电缆上或者如果电流还没有在电缆中通过，那么来自电缆的电力供应可能不通过测量设备向处理块2提供。

在本发明的实施例中，在安装和/或配置阶段，负责安装的技术人员使用了图3中所示类型的电源设备10。图4示出电源设备10的一端的放大视图。

电源设备10包括打算被技术人员握住的把手11。把手11延伸到棒12，与对手相对的另一端包括两个同心圆筒13、14。

外部同心圆筒13末尾是螺纹15，并且内部圆筒14的部分16伸出螺纹15之外。

电源设备10包括用于产生电力供应信号的装置，例如电池单元。当应用这些装置时，在外部圆筒13的螺纹15和内部圆筒14的伸出部分16之间建立电势差。例如，地面相应于螺纹15，而正电势相应于伸出部分16。

电源设备的外部是绝缘材料，例如塑料，除了必须导电的螺纹15和伸出部分16，15和16每者通过导线连接到电池单元的不同端。

在相关的实施例中，电池单元位于把手中。

参照作为处理块2的外壳部分的透视图的图5，沿着如图1中所示的线AA，处理块2包括在块2的前部具有开口的外壳17。适配外壳17以便合适地（snugly）容纳位于把手11对头的电源设备10的端子。为此，此端子被沿着轴AA引入外壳17，延着轴AA延伸有电源设备的棒12。

一旦电源设备10的该端子被合适地容纳进处理块2的外壳17，就适配处理块2的第一传导元件18以便与电源设备10的伸出部分16接触，同时适配处理块2的第二传导元件19以便与电源设备10的螺纹15接触。

这两个元件18、19均连接至临时电源子模块62，从而向它传递电力供应信号。

在相关的实施例中，处理块2的此第二元件19包括螺纹，适配该螺纹以便当技术人员转动把手11时通过将它拧紧到电源设备的螺纹15上来稳固它到螺纹15。

在一实施例中，当处理块2如此由电源设备10供电时，适配处理块2以便根据紫蜂无线通信协议向RTU发送处理块2的地址。此配置操作相应于处理块2在RTU的声明，如此RTU将能够回答它并/或识别处理块2发送的后续测量信息的源。

在一实施例中，电源设备10包括发光二极管或LED，在图1至5中未示出。当将电源设备10合适地置于处理块2的对应外壳中，以便允许向处理块提供电力供应信号时，点亮LED。

在一实施例中，接着经由发送／接收模块8接收到对处理块2的声明的确认应答，该确认指示考虑了拧紧到处理块2的电源设备的地址，适配处理块2以便让LED闪烁，以便向技术人员通知RTU已经考虑了这点。

图6示出当处理块2和电源设备10拧在一起时它们的元件的电气图。

电源设备10包括9伏电池单元20，例如与电阻器21和从电源设备10的外部可见的LED 22串联，并且在处理块2的二极管27的输入提供电源信号。

由一个和/或几个测量设备3、4、5提供的电源信号在通过整流桥之后，在电气点100被处理块2接收。与二极管23并联的晶体管24如此避免它假定太大的幅度，而给出了控制进而向电源适配器25提供的电源信号的可能性。

使用此电源适配器25，可以为了对要求电力供应的处理块的不同元件（其中是例如处理模块7的微处理器26、射频发送／接收模块8）供电而适配电力供应信号。具体地，它被适配以便向微处理器26提供3.3V电压，控制处理操作。

晶体管28和31允许电流从二极管27流出，并与二极管29和电容器30协作以向电源适配器25提供稳定的电压。

处理块2包括电阻器33、34。

在一实施例中，当电源设备10施加电源电压时，这是由微处理器26驱动的软件功能检测，测试电气点101的电位，然后这会触发在RTU声明处理块2的地址的操作。

微处理器26利用用于在接收到RTU的确认消息之后进入脉冲模式的信号来控制的晶体管32允许LED 22闪烁。

在图6中所示的实施例中，微处理器26经由晶体管32控制LED 22的闪烁，LED 22的闪烁确认了电源设备10对处理块2进行供电。

当将电源设备10拧进处理块2时，它通过保护技术人员免于由于要在其上安装电源设备的电缆或周围的电缆上可能出现的危险电势而电死，而进一步允许在安装阶段期间他/她将处理块2移动并放置在电缆上，例如通过将电缆插入图1中所示、意欲允许该块保持在电缆上的两臂29中。

如此本发明描述的实施例给出了以下可能性，当测量设备不能从三相网络的电缆中流通的电流向所述块提供电力供应时，利用临时使用的电源设备，特别是在安装阶段，提供配置处理块所要求的电力供应。

在一实施例中，除了电力供应，所述电源设备的贡献还在于对所述块的合适的定位，并且它保证了手持它的技术人员的安全，免于可能出现在三相网络的电缆和/或周围的电缆上的危险电势。

在所描述的实施例中，为了提供电力供应信号，通过拧紧电源设备将它连接至处理块。可以使用其它类型的连接，例如凹进式安装类型等等。

在所描述的实施例中，处理块2包括射频发送／接收模块。然而可以经由有线向RTU发送信息来应用本发明。

在另一实施例中，电源设备包括生成电能的压电发生器而不是电池单元，允许在将电源设备10拧入处理块2期间通过把手11的旋转而生成电力供应信号。

在另一实施例中，LED不是位于电源设备10中而是位于处理块2中。

图7示出当在这种实施例中处理块200和电源设备102拧在一起时它们的元件的电气图。

处理块200类似于之前描述的处理块2，除了它包括在处理器200的正面可见的LED220。

电源设备102类似于之前描述的电源设备10，除了它不包括任何LED22。

图6和7中相似的元件适用相同的参考标记。

在图7中所示的实施例中，确定电源设备102对处理块200供电的LED220的闪烁由微处理器26驱动。

Claims (20)

1.一种测量系统(1)，其包括处理块(2)和连接到该处理块的、用于测量物理量的设备组(3、4、5)，其中

适配处理块以便集中所述组传导的物理量的测量值，并且所述处理块包括针对外部模块的、用于作为测量值的函数确定的信息的通信装置(8)，

所述处理块包括用于接收用于该处理块的电力供应的第一装置(61)，利用测量设备组测量的至少一个物理量产生所述电力供应，

该测量系统的特征在于处理块进一步包括不同于用于接收电力供应的第一装置的、用于接收用于该处理块的电力供应的第二装置(62)，

所述处理块(2)包括用于容纳电力供应设备(10)的外壳(17)，适配所述电力供应设备(10)以便提供电力供应信号，适配所述处理块用于在所述外壳中容纳电力设备之后，执行配置该系统的操作，所述处理块由用于接收电力供应的第二装置供电。

2.根据权利要求1的测量系统(1)，其中配置系统的操作包括向外部模块发送处理块(2)的通信地址。

3.根据权利要求1或2的测量系统(1)，其中通信装置(8)包括无线装置，并且利用无线装置发送处理块的地址。

4.根据权利要求1或2的测量系统(1)，其中处理块(2)检测到将电力供应设备(10)容纳进外壳(17)之后触发配置操作。

5.根据权利要求1或2的测量系统(1)，其中该系统的外壳(17)包括螺纹区域(19)，该螺纹区域(19)适配用于通过与电源设备(10)的对应螺纹区域(15)拧紧在一起而接合，所接收的电力供应信号等于在所述外壳的螺纹和不同于螺纹区域的并打算与电源设备的一部分接触的区域之间的电势差。

6.根据权利要求1或2的测量系统(1)，其中所述测量设备组(3、4、5)包括至少一个电流传感器和/或至少一个电压传感器。

7.根据权利要求1或2的测量系统(1)，其中所述组的至少一个测量设备包括至少一个第一电流互感器和至少一个第二电流互感器，其中第一电流互感器适配用于向处理块传递电流的测量，而第二电流互感器适配用于向处理块提供利用所述电流产生的、用于处理块的电力供应信号。

8.根据权利要求1或2的测量系统(1)，包括照明装置(220)，该照明装置(220)适配用于当处理块(200)由用于接收电力供应的第二装置供电时发射给定的光信号。

9.根据权利要求1或2的测量系统(1)，其中所述电力供应设备(10)包括作为用于产生电力供应信号(20)的装置的棒(12)和在该棒的一端的连接器(15、16)，该连接器(15、16)适配用于传递所产生的电力供应信号，适配包括该连接器的该电力供应设备的部分以便合适地装入根据权利要求1或2的系统(1)的外壳(17)，以便向为该处理块接收电力供应的第二装置(62)传递电力供应信号。

10.根据权利要求9的测量系统(1)，其中连接器(15、16)包括螺纹(15)，所述连接器传递的电力供应信号等于在该电力供应设备的所述螺纹和不同于螺纹的区域(16)之间的电势差，适配该连接器以便利用该螺纹来拧进处理块(2)的外壳(17)的对应螺纹区域(19)中。

11.根据权利要求9的测量系统(1)，还包括照明装置(22)，该照明装置(22)适配用于当连接器(15、16)向所连接的系统(1)传递电力供应信号时并且/或者作为来自所连接的系统的控制信号的函数，发射给定的光信号。

12.根据权利要求9的测量系统(1)，其中用于产生电力供应信号的装置包括电池单元(20)和/或通过该电力供应设备的元件的旋转而启动的压电发生器。

13.一种电源设备(10)，其包括作为用于产生电力供应信号(20)的装置的棒(12)和在该棒的一端的连接器(15、16)，该连接器(15、16)适配用于传递所产生的电力供应信号，适配包括该连接器的该电源设备的部分以便合适地装入根据前述权利要求之一的测量系统(1)的外壳(17)，以便向连接到该连接器的系统传递电力供应信号。

14.根据权利要求13的电源设备(10)，其中连接器(15、16)包括螺纹(15)，所述连接器传递的电力供应信号等于在该电源设备的所述螺纹(15)和不同于螺纹(15)的区域(16)之间的电势差，适配该连接器以便利用该螺纹(15)来拧进处理块(2)的外壳(17)的对应螺纹区域(19)中。

15.根据权利要求13或14的电源设备(10)，其包括照明装置(22)，该照明装置(22)适配用于当连接器(15、16)向所连接的系统(1)传递电力供应信号时并且/或者作为来自所连接的系统的控制信号的函数，发射给定的光信号。

16.根据权利要求13或14的电源设备(10)，其中用于产生电力供应信号的装置包括电池单元(20)和/或通过该设备的元件的旋转而启动的压电发生器。

17.一种用于配置测量系统(1)的方法，该测量系统(1)包括处理块(2)和连接到该处理块的、用于测量物理量的设备组(3、4、5)，其中：

处理块(2)适配用于集中所述组传导的物理量的测量值，并且处理块(2)包括用于针对外部模块的、确定为测量值的函数的信息的通信装置(8)，

处理块包括用于接收用于该处理块的电力供应的第一装置(61)，利用所述测量设备组测量的至少一个物理量来产生所述电力供应，该处理块进一步包括不同于用于接收电力供应的第一装置的、用于接收用于该处理块的电力供应的第二装置(62)，并且包括用于容纳电力供应设备的外壳(17)，所述方法的特征在于它包括步骤：

-将电力供应设备引入处理块的外壳，该电力供应设备适配用于向处理块提供电力供应信号；

-在所述外壳中容纳电力供应设备之后，由用于接收电力供应的第二装置供电的处理块应用配置该系统的操作。

18.根据权利要求17的方法，其中配置该系统(1)的操作包括针对外部模块的、处理块(2)的通信地址的发送。

19.根据权利要求17或18的方法，其中处理块(2)检测到在外壳(17)中容纳电力供应设备(10)之后触发该配置操作。

20.根据权利要求17或18的方法，根据该方法，测量系统与根据权利要求1至12之一的测量系统一致，并且/或者电源设备(10；102)与根据权利要求13至16之一的电源设备一致。