CN106066442A - 用于故障电路指示器的多线圈配置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于故障电路指示器的多线圈配置。故障电路指示器(FCI)可以使用多线圈配置来提高流过电力线的电流的测量。FCI可以包括故障警报模块和传感器，其配置为基于和电力线的第一感应耦合，测量在电力线内流过的电流。FCI可以进一步包括电源，其配置为基于和电力线的第二感应耦合，提供至少一个供应电压。FCI可以包括检测器/控制器模块，其耦合于故障警报模块、传感器和电源。该检测器/控制器可以配置为监控传感器提供的测量，并当电力线中的故障条件被检测时，向故障警报模块提供警告信号。

Description

用于故障电路指示器的多线圈配置
背景技术
故障电路指示器(FCI)可以附着于电力线并用于检测配电系统中的电气故障。该FCI可以检测电力线波形中电流和/或电压的异常，并向技术人员提供故障指示，该技术人员工作以隔离配电系统中失灵的位置。该检测出的故障指示可以由板载故障指示器提供(例如，使用机械指示器(如“旗帜”)和/或闪烁的发光二极管(LED)的可视化的方式，和/或通过网络(如蜂窝网络)上的通信接口)。
常规FCI依赖单线圈来电感地监控故障和通过电力线产生的磁场产生电力。然而，单线圈配置可能包括电力效率和测量精度之间的设计权衡。此权衡可阻止如下单FCI的实现，即，一边高效率地向单FCI中的原件部分供电一边精确地测量流过电力线的电流。因此，为了满足关于监控精度和功率效率的不同客户需求，常规FCI可以以多个版本制备。根据应用，每个版本将仅使用有不同参数的单线圈，来分别地强调要么精度要么效率的要求。制备和支持多版本的FCI可以同时增加制造与维护的成本和复杂度。
附图说明
图1是实施使用多线圈配置的故障电路指示器(FCI)的示例性环境的示意图；
图2是示出根据实施例的、具有多线圈配置的FCI的示例性部件的框图；
图3是根据实施例的、包括感测线圈和电源线圈的线圈组件的透视图；
图4A-4C是示出示例性感测线圈的各种细节的透视图；
图5是与电力线相关来示出线圈组件模块的实施例的透视图；
图6是示出包括铰链层叠部件的、线圈组件模块的另一个实施例的透视图；和
图7是根据实施例的用于监控电力线内电流流动的示例性过程的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参考各个附图。在不同附图中的相同参考编号可以识别相同或类似的元件。
本文描述的实施例涉及故障电路指示器(FCI)，该FCI包括不同线圈，该不同线圈专用于要么电流的精确测量要么高效的供电。例如在实施例中，FCI可以包括感测线圈和电源线圈。感测线圈可设计为强调电力线中电流的精确测量。电源线圈可设计为强调高效地产生供应电压以对部件供电来使FCI运转。然而各线圈可以包括某种程度上的磁耦合，本文中的实施例可将感测线圈从电源线圈电隔离，以提高电流测量的精度。
图1是可使用具有多线圈配置的一个或多个故障电路指示器(FCI)的示例性配电环境100的示意图。配电环境可以使用一个或多个FCI，该FCI有用于测量电流和产生供应电压的多线圈配置。配电环境100可以包括发电站110、多个FCI 120(这里统称为“FCI 120”和单独称为“FCI 120-x”)、传输线130、变电站140和配电线150。配电环境100可以为更大的配电系统的一部分，并且与图1所例证的相比，可按照替代性配置来包括额外或不同的实体。
发电站110可以在传输线130上长距离传输电力，其可终止于变电站140。高电压，如66kV及以上(如110kV)，可以在传输线130中采用以提高电力递送的效率。相应地，出于安全原因，可以用传输塔(transmission tower)将传输线130悬挂于高离地面。FCI 120-1到120-M可以使用和常规电力监控系统一致的间隔来直接安装在传输线130上，并且，在一些实施例中，该间隔的距离允许至少相邻FCI 120之间的无线电通信。虽然如图1所示的FCI 120之间的间隔显得相同，但相邻FCI 120之间的长度不必为等距离。鉴于传输线130的高度和要传输的电压的大小，用于维护的对FCI120-1到120-M的访问，如电池更换，可以是艰难和危险的。例如，最小化每个FCI 120要求的维护是期待的。传输线130可以终止于变电站140，为了给各种级别的客户配电，变电站140可以将在传输线130上提供的高压降压，诸如，例如中压输电客户、初级客户和/或次级客户(诸如，例如家庭和小商业)。相应地，配电线150可以采用低电压，范围从33kV到66kV。从变电站140引出的配电线150也可以用多个FCI(120-N到120-O)监控，其可以直接从配电线150悬挂。如本文中使用的，术语“电力线”可以用于指示任何种类的用于电力传输的导电线。相应地，传输线130和配电线150可以指代为“电力线”。
FCI 120可以用于定位配电系统中的接地故障或短路。FCI120中的每一个可以一直地监控电力线的接地故障和/或短路状态。一旦检测到高于跳闸值的故障电流，该故障将被指示。为避免错误的指示，FCI 120可以采样和分析所测量的信号，使用例如处理器，参照图2将更详细地解释该处理器。
图2是描绘根据实施例的、具有多线圈配置的FCI 200的示例性部件的框图。FCI 200可以包括传感器210、检测器/控制器235、故障警报模块255和电源285。在实施例中，FCI 200可以选择性地包括热传感器290，其如图2所示，使用虚线指示其可选择性。
传感器210可以配置为，基于感应耦合测量电力线内部流动的电流(其可以在这里指代为“电力线电流”)，和提供代表测量的信号。该感应耦合可以通过靠近电力线放置传感器210(或其一部分)来接收朝向电力线电流产生的磁场的暴露而形成。响应于磁场，传感器210可以产生包含信息的信号，该信息为通过特征化一个或多个其中的参数(如振幅、相位等)来测量电力线电流。传感器210产生的信号可以基于专用的传感换能器，该传感变送器响应于电力线产生的磁场，生成测量电压。信号可以提供给检测器/控制器235，检测器/控制器235可以监控该信号来检测在电力线内的故障条件。在一个实施例中，可以基于在信号中观察到的变化检测故障，该变化指示电力线电流显示超出规格和/或正在经历着阻止正常运转的异常条件(例如开路、过压等)。
一旦检测器/控制器235确定故障条件存在，报警信号可以由检测器/控制器235提供给故障警报模块255。故障警报模块255可以基于收到的警告信息，触发板载故障指示器240来提供故障条件的指示，该指示可以被FCI 200周边的技术人员所观察。额外地或可替换地，故障警报模块255可以触发无线通信接口250，来为在无线网络上的传输提供警告消息。在实施例中，该警告消息可以通过发电站110和/或变电站140处的网关接收，并且可以转发至场内技术人员携带的手机设备。额外地或可替换地，如果手机设备在预先建立的网络范围外，警告消息可以使用ad-hoc网络直接发送至现场技术人员的手机设备。在一些实施例中，故障警报模块255可能不包括无线通信接口250，因此检测器/控制器235提供的警告信号可能仅用来触发板载故障指示器240产生的故障指示(如视觉指示)。
为了让FCI 200执行上述的功能，电源模块285可以给传感器210、检测器/控制器235、故障警报模块255和/或热传感器290提供一个或多个供应电压。电源模块285可以基于专用的功率换能器产生供应电压，该功率换能器响应于电力线产生的磁场而生成初级供应电压。
传感器210可以包括专用的换能器，以基于和电力线的感应耦合来感测电力线电流。传感器210可以进一步包括额外电子设备和/或处理器，来提供将电力线电流特征化(即“测量”)的信号。该信号可以是一个或多个参数的测量，该参数将电力线电流特征化，包括例如振幅、频率、相位、功率因数和/或在电力线内的流向。
在一个实施例中，该专用的换能器可以实现为感测线圈，该感测线圈可以围绕层叠芯(laminate core)布置。该感测线圈可以设计为在暴露于电力线电流产生的磁场时，产生干净(如，低噪声)和精确的测量电压。为此，感测线圈和/或层叠芯可以从FCI 200中的其他部件电隔离，以避免噪声污染测量电压。例如，感测线圈和/或其层叠芯可以从电源285的子部件电隔离，该子部件可以包括电源线圈和/或这里使用的其他电源电子设备。
一旦测量电压由感测线圈产生，传感器210可以包括额外电子设备和/或处理器来对测量电压执行信号处理以降低噪声、提高精度和/或帮助与检测器/控制器235接口。例如，测量电压可以被滤波、校准和/或放大，以便向检测器/控制器235提供的信号代表更好的电力线电流的测量。在一个实施例中，从传感器210提供给检测器/控制器235的信号可以是模拟信号。可替换地，传感器210可以包括模数转换器和其他接口电路，以向检测器/控制器235提供数字信号。额外地，一旦测量电压在数字域内，传感器210可以额外地执行数字信号处理操作以提高输出信号的精度。
在另一实施例中，传感器210可以简单从线圈向检测器/控制器235提供作为信号的测量电压，或其放大版，并让检测器/控制器执行模数转换和信号处理操作(模拟和/或数字)来提高测量电压的质量，并因此更精确地反映电力线电流。
可选地，通过使用热传感器290提供的温度，温度补偿可以在测量电压上执行。在一些实施例中，如图2所示，温度补偿可以在传感器210内执行，该传感器210可以直接接收来自热传感器290的温度数据。可替换地，热传感器290可以向检测器/控制器235提供温度值，检测器/控制器235可以在接收来自传感器210的信号后执行温度补偿。为了获得精确的电力线电流测量，相比于FCI 200中其他部件，传感器210内的感测线圈可以接近电力线进行置于，其他部件诸如例如存在于电源285中的产生初级电压的线圈，这会在下文做更详细的描述。
检测器/控制器235可以控制FCI 200中的部件和提供处理以检测发生在电力线内的故障条件。在实施例中，检测器/控制器235可以包括处理器220和存储器230。处理器220可以耦合于存储器230，该存储器可以储存有指令以配置处理器220以信号方式从传感器210接收流过电力线的电流的测量。处理器220可以识别在接收的电流测量中的变化，并确定该识别的变化是或否为故障条件的指示。一旦确定识别的变化为故障条件的指示，则处理器220可以产生警告信号并向故障警报模块255提供警告信号。处理器220可以包括可以解释和执行指令的处理器、微处理器或处理逻辑。可替换地，处理器220可以包括专用的硬件，诸如ASIC，用于执行逻辑和/或数学运算。处理器220可以连接到其他组件，该连接使用总线(bus)(未示出)或通过其他可以专用于特定板载设备的接口。存储器230可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或其他类型的存储设备，该设备可以存储信息和用于微控制器430执行的指令。存储器230可以与处理器220在一个共同的包中集成，或可以被外部收容，或他们的组合。在可替代实施例中，可以使用专用的硬件电路，包括模拟和/或数字电路来执行对于FCI 200的检测和/或控制操作。
电源285可以包括电源管理硬件260、功率耦合器270和备用电源。功率耦合器270可以包括专用的换能器，该换能器基于和电力线的感应耦合，可以产生初级供应电压。在实施例中，该换能器可以为围绕层叠结构缠绕的电源线圈，并且一旦暴露于电力线电流产生的磁场则产生初级供应电压。功率耦合器270可以执行一些电源调节操作(如滤波)和向电源管理硬件260提供初级供应电压，该电源管理硬件260可以将初级供应电压转换为一个或多个供应电压，该转换后的供应电压适合FCI 200内的部件使用。例如，电源管理硬件260可以调节初级供应电压以去除浪涌和/或剑锋，并产生一个或多个直流供应电压，该直流供应电压适合给FCI 200中的电子部件供电。
当没有电力线信号时，备用电源280可以用于给FCI 200中的其他部件供电，或如果需要可作为额外的电源。在正常运转期间，FCI 200可以感应地从电力线提取电力，其可以供电给初始的部件，并在一些应用中也给备用电源280充电。该备用电源可以包括一个或多个类型的可再充电或不可再充电的储能装置(如电池)。
故障警报模块255可以包括板载故障指示器240和/或无线通信接口250。故障警报模块255可以接收来自检测器/控制器235的一个或多个类型的信号，该信号包括警告信号，该警告信号指示故障条件已经被检测器/控制器235检测到。该警告信号可以用于触发消息的产生和由无线通信接口250在无线网络上传输。额外地，无线通信接口250可以用于和在无线网络上的其他网络元件交换信息，来传输状态和/或其他消息，和/或接收数据和/或软件更新。额外地或可替代地，实施例也可以使用检测器/控制器235提供的警告信号来触发使用板载故障指示器240的视觉故障指示。
无线通信接口250也可以和其他FCI 200通信，和/或直接地通过一个或多个无线信道和网关通信。FCI 200可以以全双工模式运转，因此拥有使用频分复用和/或码分复用的多信道，例如来避免串扰。无线信道的类型可以取决于FCI 200运转的环境。在实施例中，FCI 200与悬挂于传输塔的电力线210耦合，通信接口270可以基于任何适合的无线通信，包括无线局域网络(如，RF、红外和/或视觉光学等)和/或无线广域网(如，WiMax，包括GPRS、3G、HSxPA、HSPA+、LTE的蜂窝技术，等)。无线通信接口250可以包括发射器和/或接收器，该发射器将基带信号转换为RF信号，该接收器将RF信号转换到基带信号。无线通信接口250可以耦合于一个或多个传输和接收RF信号的天线。在其他环境中，无线通信接口250可以依靠基于低频电磁载波和/或声学载波(用于穿透地面和/或水)的无线通信，和拥有用于在频率和/或波形类型(电磁和/或声学)范围上传输和接收的适当的硬件和换能器。
板载故障指示器240可以包括常规故障指示器，诸如例如，电磁触发标志和/或LED指示器。当技术人员在现场对配电系统进行故障排除，除了那些在无线信道上提供的以外拥有常规指示器可以是有用的。
FCI 200可以执行某些操作或处理，下文将做与图7相关的解释。响应于处理器220执行包含在计算机可读介质如存储器230中的软件指令，FCI 200可以进行这些操作的子集。计算机可读介质可以定义为物理的或逻辑的存储器设备。逻辑存储器设备可以包括在单一物理存储器设备的存储器空间，或跨越多物理存储器设备散布的存储器空间。软件指令可以从另外的计算机可读介质或另外的设备通过故障警报模块255读入至存储器230。包含在存储器230中的软件指令可以引起处理器220执行一个或多个操作或处理，其将会与图7相关来进行细节描述。可替代地，为实现与实施例原则一致的处理，硬件电路可以替代软件指令或与之结合使用。因此，示例性的实现不限于任何特定的硬件电路和软件的结合。
图2中示出的FCI 200的部件的配置仅为示出目的。应该被理解的是其他配置可以被实现。因此，与图2中所描绘的相比，FCI 200可以包括额外的、更少的和/或不同的部件。另外地，图2主要从功能方面示出示例性FCI 200以便于解释目的，在实现的FCI 200中的硬件部件的实际物理布置可以与图2中所示部件不同。
图3是依据实施例的线圈组件300的透视图。线圈组件300可以包括电源线圈310、感测线圈320、层叠结构330和层叠芯340。
电源线圈310可以包括围绕层叠结构330的部分缠绕的电线绕组，感测线圈320可以包括围绕单独层叠芯340缠绕的单独绕组。电源线圈310可以有比感测线圈320更大数量的绕组。例如，电源线圈310可以拥有超出10,000的数量的绕组。感测线圈320可以有超出100的数量的绕组。电源线圈310的设计和布置可以有助于当暴露于电力线电流产生的磁场时的初级供应电压的高效产生。用于电源线圈310和/或感测线圈320的材料可以为由高导电材料(如铜或铝(这里如果考虑重量，可以使用铝))制备的实心线或编制线。可替代地，依据应用，可使用各种铜和/或铝的合金。包括绕组的线可以涂覆有作为绝缘体的瓷釉来防止短路。
层叠结构330可以通常被配置为“U”形，并可以有围绕“U”形低部分缠绕的电源线圈310，如图3所示。感测线圈320可以布置在“U”形层叠结构330的“腿”内，以便靠近电力线。另外地，形层叠结构330的腿可以用于部分地约束电力线(如图5所示)来帮助感测线圈320的布置，以便通过产生测量电压支持电力线电流的质量测量，该测量电压拥有例如可以精确将电力线电流特征化的低和最小的干扰。
层叠结构330可以包括使用涂层彼此绝缘的多个金属层来减少涡电流。金属层可以是铁或它们的合金，其可以包括镍、钼和/或其他适合的元素。感测线圈320和层叠芯340将做更多细节的与图4相关的解释。
层叠芯340可以从电源线圈310和层叠结构330电绝缘。然而，在一些实施例中，感测线圈320和电源线圈310虽然电绝缘但可以磁耦合。在其他实施例中，感测线圈320和电源线圈310也可以磁隔离，通过使用磁屏蔽(如，感测线圈320和电源线圈310之间的含铁的和/或层叠的阻挡)和/或通过使用不同于图3所示的线圈的物理配置。例如，线圈可以放置在层叠结构中的电力线的相反侧，层叠结构可以围绕电力线，诸如例如，使用类似于图6所示例子的层叠结构的线圈组件，其中线圈之一(可能为较小的单线圈)可以布置于层叠结构的旋转构件(即图6的610)上。
当在上述的描述中，线圈组件300被使用在感测线圈320测量电力线电流的电力线应用的环境中，应该知晓的是线圈组件300不限于此应用。例如，线圈组件可以在其他设置中使用，这里其被期待为一边从由要测量的交流电流产生的磁通传递电力一边精确地测量交流电流。此应用可以包括，例如，用于家庭和/或办公室电力系统的低电力应用，用于通信设备(如，在远距离和/或难以访问(如蜂窝塔)的地点的设备)的无线电频率应用，和/或监控应用。
图4A-4C是示出示例性感测线圈320的各种细节的透视图。图4A示出单独的层，其包括充当感测线圈320的芯的层叠芯340。层叠芯340可以包括使用涂层彼此绝缘的多个金属层来减少涡电流。金属层可以是铁或铁合金，其可以包括镍、钼和/或其他适合的元素。每个金属层上的涂层可以包括电介质材料，诸如印刷电路板(PCB)材料，诸如例如树脂和纤维材料的混物、环氧树脂等。
感测线圈320，图4B所示的没有层叠芯340，可以包括一些帮助测量电压产生的绕组和线材料，该测量电压可以精确地特征化测量电力线电流的参数。此参数可包括，例如，电力线电流的振幅和/或流向。材料感测线圈320可以典型地为用于低频应用的实心线，或如果遇到高频，可以使用各自绝缘的编织线(即所谓“绞合(litz)”线)来减少趋肤效应。为了其高导电性，该线可以典型地由铜线(或其合金)制备，但在考虑重量和/或成本的应用中，也可用铝(或其合金)形成。构成绕组的线可为绝缘来避免在感测线圈中的短路，其中，例如绝缘材料可以为瓷釉涂层。
图4C示出在组装配置中的感测线圈320和层叠芯340的实施例，其包括非导电绝缘端(或边缘)410。绝缘端420为接触点，在那里层叠芯340接触层叠结构330，并因此可以用来对感测线圈320提供电隔离，来提高其测量精度。可替代地或额外地，层叠结构330的表面的一部分(其与层叠芯340物理接触)也可以用非导电(绝缘)材料来涂覆或由其制造。
图5是与电力线510相关来示出线圈组件模块500的实施例的透视图。线圈组件模块500可以包括外壳520，该外壳520可以完全围住电源线圈310、感测线圈320和层叠芯340。外壳520可以进一步包括如上面与图2相关描述的额外FCI 200的部件，或可以附着于与FCI 200的其他部件接口的另一个模块(未示出)。外壳520可以仅部分地包围层叠结构330，以便电力线510被放置为感测线圈320和电源线圈310二者都充分暴露于电力线电流产生的磁场。外壳520可以部分地或全部地用灌封材料填充，以物理地保护感测线圈320和/或电源线圈310和/或防止振动。
层叠结构330在横向于电流方向的维度，可以至少部分地约束电力线510。在实施例中，层叠结构330可以为大体上“U”形的结构，其在固定端部分地由外壳包围，并有从外壳突出的开口端来接收电力线，如图5所示。可选择地，热传感器530可以接近感测线圈320放置来精确地测量其温度。热传感器530可以完全置于外壳520内，或可以部分延伸出外壳520，如图5所示。
图6是示出线圈组件600的另一个实施例的透视图，该线圈组件包括铰链层叠构件610。线圈组件600可以包括外壳520，该外壳可以完全围住电源线圈310、感测线圈320和层叠芯340。层叠结构330可以为大体上“U”形的结构，其在固定端部分地由外壳包围，并有从外壳突出的开口端来接收电力线。铰链层叠构件610可以周转地耦合于“U”形层叠结构330开口端中的一个，以便铰链层叠构件610可以闭合“U”形层叠结构330开口端，以在由“U”形结构接收电力线510后完全约束电力线510。
在另一实施例中，感测线圈320可以不包围于外壳520内，但替代为围绕铰链层叠构件610缠绕。在此排布中(在图6中未示出)，感测线圈320和电源线圈310可以置于电力线510的相反的两侧，以便减少线圈之间电和/或磁的相互作用。
图7是根据实施例的用于监控电力线内电流的示例性过程的流程图。FCI 220可以初始地接收流过电力线510的电流产生的磁场(框710)。该磁场可以被感测线圈320和电源线圈310二者接收。感测线圈320可以产生测量电压，该电压由接收的磁场引起(框720)。电源线圈310可以产生供应电压，该电压由接收的磁场引起(框730)。测量电压的表现可以在提供给检测器/控制器235的信号中表现。检测器/控制器235可以基于测量电压，确定流过电力线510的电流的测量(框740)，并且然后识别在确定的电流的测量中的变化(框750)。检测器/控制器235可以然后确定识别的变化是否为故障条件的指示(框760)。在确定识别的变化是故障条件的指示，检测器/控制器235然后可以向故障警报模块255提供警告信号(框770)。
上述示例性实现的描述提供了图示和描述，但并非意在穷举或将本文描述的实施例限制在公开的确定形式。修改和变化根据上述教导是可能的，或者可以从实施例的实践中获得。例如，当一系列的框依据图7而被描述，在其他实施例中框的顺序可以修改。进一步，非依赖性的框可以并行地执行。
上述的某些特征可以实现为执行一个或多个功能的“逻辑”或“单元”。此逻辑或单元可以包括硬件，诸如一个或多个处理器、微处理器、专用集成电路或现场可编程门阵列，软件，或硬件和软件的结合。
虽然本发明已在上面详细描述，可以清楚地理解，对于本领域技术人员将是显而易见的是本发明可以在不脱离本发明的精神的情况下修改。不脱离本发明的精神和范围，形式、设计或布置的各种变化可以对本发明做出。因此，上述描述被认为是示例性的，而不是限制性的，并且本发明的真正范围为后续权利要求中所定义的。
这里使用的术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件或其群组的存在或添加。进一步，术语“示例性”(例如“示例性实施例”、“示例性配置”等)意思是“作为示例”并不是“优选地”、“最好”或类似的意思。
在本发明应用的描述中，没有元素、动作或指令解释为对本发明是关键的和必要的，除非明确地描述如此。同时，如本文使用的，冠词“一个”旨在包括一个或多个项目。进一步，词组“基于”旨在意思为“至少部分基于”，除非另有明确描述。

Claims (10)

1.一种故障电路指示器(FCI)设备，包括：
故障警报模块；
传感器，所述传感器配置为基于和电力线第一感应耦合，测量在所述电力线内流过的电流；
电源，所述电源配置为基于和所述电力线的第二感应耦合，提供至少一个供应电压；以及
检测器/控制器模块，所述检测器/控制器模块耦合于所述故障警报模块、传感器和电源，其中所述检测器/控制器模块配置为监控所述传感器提供的测量，并当所述电力线中的故障条件被检测时，向所述故障警报模块提供警告信号。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述检测器/控制器模块进一步包括：
存储器，所述存储器配置成存储指令；和
处理器，所述处理器耦合于所述存储器，配置为执行存储于所述存储器中的指令以进行下列动作：
从所述传感器接收流过所述电力线的电流的测量，
识别所接收的电流的测量中的变化，
确定所识别的变化是否为故障条件的指示，并且
若确定所识别的变化为所述故障条件的指示，则提供警告信号。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述故障警报模块包括：
至少一个板载故障指示器或无线通信接口，其中所述板载故障指示器进一步包括视觉故障指示器，所述视觉故障指示器至少包括机械标志或光指示器。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电源包括电源线圈，所述电源线圈围绕第一层叠芯布置，以在暴露于流过所述电力线的电流产生的磁场时，产生初级供应电压。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述传感器包括感测线圈，所述感测线圈围绕第二层叠芯布置，以在暴露于流过所述电力线的电流产生的磁场时，产生测量电压，其中所述第二层叠芯与所述第一层叠芯电隔离。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，
所述电压线圈包括围绕所述第一层叠芯的线的第一多个绕组，其中所述第一多个绕组为大于10000，和
所述感测线圈包括围绕所述第二层叠芯的线的第二多个绕组，其中所述第二多个绕组为大于100。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第二层叠芯在与所述第一层叠芯的接触点处包括绝缘体，以提供电隔离。
8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，进一步包括：
热传感器，所述热传感器接近所述感测线圈，配置为提供温度值用来补偿所述测量电压，其中所述测量电压特征化为流过所述电力线的电流的振幅或方向中的至少之一。
9.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述感测线圈接近所述电力线来定位，并进一步地，其中所述电源线圈远离所述电力线来定位。
10.一种用于监控在电力线内流过的电流的方法，其特征在于，包括：
接收流过电力线的电流产生的磁场；
在感测线圈处产生测量电压，所述测量电压由所接收的磁场引起；
在电源线圈处产生供应电压，所述供应电压由所接收的磁场引起；
基于所述测量电压，确定流过所述电力线的电流的测量；
识别所确定的电流的测量中的变化；
确定所识别的变化是否为故障条件的指示；和
若确定所识别的变化为所述故障条件的指示，则提供警告信号。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019070583A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-11 ABB Schweiz AB FLOW ABSORBER FOR ELECTRIC LINE DEVICE
CN108680829B (zh) * 2018-06-15 2023-10-27 重庆东电通信技术有限公司 输电线路故障定位在线监测系统
EP3841389A4 (en) * 2018-08-22 2022-05-25 3M Innovative Properties Company FAILURE CIRCUIT INDICATOR ARRANGEMENT, SYSTEM AND PROCEDURE
EP3657631A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-27 Siemens Aktiengesellschaft System and method for assembling electromagnetically coupled components of an electrical device
DE102020212901B4 (de) 2019-10-14 2023-03-23 Lg Electronics Inc. Drahtloser leistungssensor
CN113916399B (zh) * 2020-07-07 2023-10-20 中车唐山机车车辆有限公司 接线端子过热预警装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040183522A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-23 Power Measurement Ltd. Power line sensors and systems incorporating same
US7271580B1 (en) * 2001-10-26 2007-09-18 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Apparatus and method for programmable trip settings in a faulted circuit indicator
US20080077336A1 (en) * 2006-09-25 2008-03-27 Roosevelt Fernandes Power line universal monitor
US20090119068A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Cooper Technologies Company Communicating faulted circuit indicator apparatus and method of use thereof
US20100013457A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Tollgrade Communications, Inc. Power Line Takeoff Clamp Assembly
WO2011042805A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Acegas-Aps Spa Electromagnetic measuring device for measuring electric current
CN102998586A (zh) * 2012-12-06 2013-03-27 辽宁省电力有限公司抚顺供电公司 电力系统故障指示器
CN103364685A (zh) * 2013-07-22 2013-10-23 珠海创能科世摩电气科技有限公司 电流温度在线故障指示器及故障判定方法
CN103487725A (zh) * 2013-10-10 2014-01-01 北京三杰网联科技有限公司 一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2671635B1 (fr) * 1991-01-10 1994-12-02 Soule Sa Systeme d'analyse des courants de defauts sur les lignes aeriennes, notamment les lignes aeriennes moyenne tension.
US5497096A (en) * 1993-07-02 1996-03-05 Cooper Industries, Inc. Faulted circuit indictor with three-dimensional display device
US5565783A (en) * 1994-09-29 1996-10-15 Pacific Gas And Electric Company Fault sensor device with radio transceiver
US6018239A (en) * 1996-10-23 2000-01-25 General Electric Company Self-powered axial current sensor
GB2338790A (en) * 1998-05-29 1999-12-29 Christopher Barnes Monitoring an AC load
US20120146661A1 (en) * 2010-02-02 2012-06-14 Kirk Thomas Fault indicator capactive power source

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7271580B1 (en) * 2001-10-26 2007-09-18 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Apparatus and method for programmable trip settings in a faulted circuit indicator
US20040183522A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-23 Power Measurement Ltd. Power line sensors and systems incorporating same
US20080077336A1 (en) * 2006-09-25 2008-03-27 Roosevelt Fernandes Power line universal monitor
US20090119068A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Cooper Technologies Company Communicating faulted circuit indicator apparatus and method of use thereof
US20100013457A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Tollgrade Communications, Inc. Power Line Takeoff Clamp Assembly
WO2011042805A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Acegas-Aps Spa Electromagnetic measuring device for measuring electric current
CN102998586A (zh) * 2012-12-06 2013-03-27 辽宁省电力有限公司抚顺供电公司 电力系统故障指示器
CN103364685A (zh) * 2013-07-22 2013-10-23 珠海创能科世摩电气科技有限公司 电流温度在线故障指示器及故障判定方法
CN103487725A (zh) * 2013-10-10 2014-01-01 北京三杰网联科技有限公司 一种基于零序分量法的架空配电线路接地故障指示装置

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