CN111712896B - 用于开关设备的无线感测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于开关设备(100)的无线感测系统(150)，该系统(150)包括一个或多个无线传感器集合(202)，其被设置在开关设备(100)的第一隔室(104)中并且通过传感器保持器(402)安装到开关设备(100)中的断路器(110)的定触头(112)，其中断路器(110)被设置在第一隔室(104)中，一个或多个无线传感器集合(202)被配置为感测定触头(112)的温度以生成表示温度的传感器信号，并且传感器保持器(402)被适配为将一个或多个无线传感器集合(202)固定在定触头(112)和传感器保持器(402)之间。该系统(150)包括另一一个或多个无线传感器集合(600、600’、600”)，其被设置在第一隔室(104)中并且被配置为感测断路器(110)的电流以生成表示电流的另一传感器信号。该系统(150)包括天线(114)，其被设置在第一隔室(104)中并且被配置为从无线传感器(202、600、600’、600”)接收传感器信号。

Description

用于开关设备的无线感测系统和方法

技术领域

本公开的实施例一般地涉及用于开关设备的无线感测系统和方法。

背景技术

随着人们对电力的需求不断增加，电力系统的安全性变得越来越重要。诸如一次开关设备的开关设备通常被用作电力系统的保护设备。为了确保用于电力系统的开关设备的正常功能，期望监测开关设备的操作参数。

若干种类的传感器可以应用于开关设备以感测诸如温度的操作参数。传感器的类型和布置会影响传感器的感测精度和安全性，进而影响开关设备的监测可靠性和安全性。已提出了由开关设备外部的外部源供电的传感器类型。这种传感器利用来自外部源的电源来感测开关设备的操作参数。但是，在来自外部源的电源不稳定的情况下，传感器的感测精度降低，因此开关设备的监测可靠性降低。另一方面，传感器的布置可能涉及传感器的安装和读出。

另一已知类型的传感器被嵌入诸如开关设备的接触臂的部件中。然而，传感器的这种放置可能引起开关设备的结构改变，并且不利于传感器的更换。另外，需要从开关设备内的传感器读出所感测的数据，使得所获得的数据可靠并且开关设备在其内部具有较低的安全风险。

为了改进开关设备的监测可靠性和安全性，期望在不改变开关设备的结构的情况下提供合适传感器的改进布置。

发明内容

本公开的实施例提供了用于开关设备的无线感测系统和方法，其改进了开关设备的监测可靠性并且降低了开关设备的安全风险。

在第一方面，本公开的实施例提供了一种用于开关设备的无线感测系统，该无线感测系统包括：第一集合的一个或多个无线传感器，被设置在开关设备的第一隔室中，并且被配置为感测开关设备的在第一隔室中设置的断路器的电流，以生成表示断路器的电流的第一传感器信号；以及天线，被设置在第一隔室中，并且被配置为从第一集合的一个或多个无线传感器接收第一传感器信号。

在常规解决方案中，针对开关设备电流的感测系统由不稳定的外部源供电。与传统感测系统相比，通过利用内部源为无线感测系统的第一集合的一个或多个无线传感器供电，本公开的实施例有助于以较低的安全风险更可靠地监测断路器的电流。此外，经由不太可能受到隔室环境影响的无线通信来读取断路器的感测电流。以此方式，可以以更可靠的方式监测开关设备，从而确保开关设备的安全性。另外，可以在不更改开关设备基础结构的情况下进行监测。

在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器中的每一个包括：被配置为感测断路器的电流来生成AC电流信号的电流感测模块；被配置为基于AC电流信号来生成DC电流或电压信号的信号处理模块；以及被配置为基于DC电流或电压信号来生成第一传感器信号的无线传感器模块。

在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器中的每一个包括：被配置为感测断路器的电流来生成电流信号的电流感测模块；被配置为基于电流信号来生成电阻或电感信号的信号处理模块；以及被配置为基于电阻或电感信号来生成第一传感器信号的无线传感器模块。

在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器中的每一个包括：被配置为感测断路器的电流来生成感测信号的电流感测模块；以及被配置为基于感测信号来生成第一传感器信号的无线传感器模块。

在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器中的每一个包括无源无线传感器。以此方式，与在已知解决方案中以有源方式供电的电流传感器相比，根据本公开实施例的无线感测系统的无线传感器可以通过无线感测系统中包括的对应天线以无源方式供电。此外，无线传感器不具有电源电路，而是使用通过无线射频功率收集的能量。监测不太可能受到电源变化的影响，从而以较低的安全风险提供了对断路器电流的更可靠的监测。

在一些实施例中，无线感测系统还包括：在第一隔室中设置并安装到断路器的定触头的第二集合的一个或多个无线传感器，第二集合的一个或多个无线传感器被配置为感测定触头的温度来生成表示定触头的温度的第二传感器信号，其中天线还被配置为从第一集合的一个或多个无线传感器接收第二传感器信号。以这种方式，本公开的实施例可以基于对断路器温度的更可靠监测以较低的安全风险来进一步改进针对开关设备的监测可靠性并且确保开关设备的安全性。

在一些实施例中，基于第一传感器信号和第二传感器信号来监测开关设备。以这种方式，基于关于断路器的电流和温度的更全面的方面来监测开关设备，以改进针对开关设备的监测可靠性和监测精度。

在一些实施例中，开关设备还包括第二隔室，并且无线感测系统还包括在第二隔室中设置并且被配置为从天线接收第一传感器信号和第二传感器信号的读取器。

在一些实施例中，第二集合的一个或多个无线传感器通过传感器保持器安装到定触头，并且传感器保持器包括环形硬结构并且包括用于将第二集合的一个或多个无线传感器放置在传感器保持器的面向定触头的表面处的至少一个凹槽。

在一些实施例中，天线包括用于分别针对开关设备的三个相来接收传感器信号的第一子天线、第二子天线和第三子天线。

在一些实施例中，无线传感器包括射频识别(RFID)传感器。

在第二方面，本公开的实施例提供了一种用于开关设备的无线感测系统，该无线感测系统包括：第一集合的一个或多个无线传感器，被设置在开关设备的第一隔室中并且通过传感器保持器安装到开关设备中的断路器的定触头，其中断路器被设置在第一隔室中，第一集合的一个或多个无线传感器被配置为感测定触头的第一温度来生成表示第一温度的第一传感器信号，并且传感器保持器被适配为将第一集合的一个或多个无线传感器固定在定触头和传感器保持器之间；以及第一天线，被设置在第一隔室中，并且被配置为从第一集合的一个或多个无线传感器接收第一传感器信号。

在常规解决方案中，针对开关设备温度的感测系统由不稳定的外部源供电。与传统感测系统相比，通过利用内部源为无线感测系统的第一集合的一个或多个无线传感器供电，本公开的实施例有助于以较低的安全风险更可靠地监测断路器的温度。此外，经由不太可能受到隔室中的环境影响的无线通信来读取断路器的感测温度。以此方式，可以以更可靠的方式监测开关设备，从而确保开关设备的安全性。另外，可以在不更改开关设备基础结构的情况下进行监测。

此外，与没有传感器保持器的以上配置的传统感测系统相比，本公开的实施例可以在无线传感器和定触头之间设置稳定且改进的耦合，从而改进监测可靠性和准确性。

在一些实施例中，传感器保持器包括用于将第一集合的一个或多个无线传感器放置在传感器保持器的面向定触头的表面处的至少一个凹槽。以此方式，传感器保持器支撑与定触头接触的第一集合的一个或多个无线传感器，从而确保将第一集合的一个或多个无线传感器稳定地安装至定触头，并且改进第一集合的一个或多个无线传感器与定触头之间的热耦合。

在一些实施例中，传感器保持器包括环形硬结构，环形硬结构的内径与定触头的外径匹配。以这种方式，确保了无线传感器和定触头之间的滑动配合，从而在没有更改断路器的结构的情况下，改进了第一集合的一个或多个无线传感器到定触头的安装。

在一些实施例中，无线感测系统还包括：被设置在定触头与第一集合的一个或多个无线传感器之间的导热涂层，以用于减小定触头与第一集合的一个或多个无线传感器之间的热阻。

在一些实施例中，无线感测系统还包括：被设置在第一集合的一个或多个无线传感器的面向传感器保持器的表面中的至少一个表面上或在传感器保持器的外表面上的场分级层，以用于屏蔽第一集合的一个或多个无线传感器。以此方式，第一集合的一个或多个无线传感器被场分级层屏蔽，从而改进了无线传感器的可靠性并且改进了测量的准确性。

在一些实施例中，第一天线包括用于分别针对开关设备的三个相而接收第一传感器信号的第一子天线、第二子天线和第三子天线。

在一些实施例中，开关设备还包括第二隔室和被设置在第二隔室中的母线，并且无线感测系统还包括：被设置在第二隔室中并且被安装到母线的第二集合的一个或多个无线传感器，第二集合的一个或多个无线传感器被配置为感测母线的第二温度来生成表示第二温度的第二传感器信号；以及被设置在第二隔室中并且被配置为从第二集合的一个或多个无线传感器接收第二传感器信号的第二天线。以这种方式，本公开的实施例可以进一步以较低的安全风险促进对母线温度的更可靠的监测。

在一些实施例中，第二天线还被配置为从第一集合的一个或多个无线传感器接收第一传感器信号。以此方式，不仅第一天线，而且第二天线均可以接收第一传感器信号，从而获得更多的感测信号样本，并且改进断路器的感测精度。

在一些实施例中，开关设备还包括第三隔室和被设置在第三隔室中的电缆连接，并且无线感测系统还包括：被设置在第三隔室中并且被安装到电缆连接的第三集合的一个或多个无线传感器，第三集合的一个或多个无线传感器被配置为感测电缆连接的第三温度来生成表示第三温度的第三传感器信号；以及被设置在第三隔室中并且被配置为从第三集合的一个或多个无线传感器接收第三传感器信号的第三天线。以此方式，本公开的实施例可以进一步以较低的安全风险促进对电缆连接的温度的更可靠监测。

在一些实施例中，开关设备还包括第四隔室，并且无线感测系统还包括被设置在第四隔室中并且被配置为从第一天线、第二天线和第三天线接收传感器信号的读取器。以这种方式，可以容易地从第四隔室中的读取器获得期望的参数，从而便于监测开关设备。

在一些实施例中，无线感测系统还包括：被设置在第一隔室中并且被安装到断路器的郁金香部的第四集合的一个或多个无线传感器，第四集合的一个或多个无线传感器被配置为感测断路器的郁金香部的第四温度来生成表示第四温度的第四传感器信号，其中第一天线还被配置为从第四集合的一个或多个无线传感器接收第四传感器信号。以这种方式，可以以更可靠的方式获得断路器的更多点处的温度测量值，从而改进开关设备的监测可靠性和监测精度。

在一些实施例中，无线感测系统还包括：被设置在第一隔室中并且被配置为感测断路器的电流来生成表示断路器电流的第五传感器信号的第五集合的一个或多个无线传感器，其中第一天线还被配置为从第五集合的一个或多个无线传感器接收第五传感器信号。以这种方式，无线感测系统可以基于对断路器电流的更可靠监测以较低的安全风险来进一步改进对开关设备的监测可靠性，并且确保开关设备的安全性。

在一些实施例中，至少基于第一传感器信号和第五传感器信号来监测开关设备。以这种方式，基于关于断路器温度和电流的更全面的方面来监测开关设备，以改进对开关设备的监测可靠性和监测精度。

在一些实施例中，无线传感器包括射频识别(RFID)传感器。这样，可以通过无线感测系统中包括的对应天线，以无源方式为RFID传感器供电，并且RFID传感器不具有电源电路，而是使用无线射频功率收集的能量；或者也可以在开关设备中包括的小型电流互感器(CT)的次级出口上通过电流互感器或通过电池以有源方式为RFID传感器供电。因此，无线感测系统的无线传感器可以由内部源以更可靠的方式供电。

在第三方面，本公开的实施例提供了一种用于监测开关设备的方法，该方法包括：通过第一集合的一个或多个无线传感器来感测开关设备中的断路器的定触头的第一温度，以生成表示第一温度的第一传感器信号，其中断路器被设置在开关设备的第一隔室中，第一集合的一个或多个无线传感器被设置在第一隔室中并且通过传感器保持器安装到定触头，传感器保持器被适配为将第一集合的一个或多个无线传感器固定在定触头和传感器保持器之间；以及通过在第一隔室中设置的第一天线从第一集合的一个或多个无线传感器接收第一传感器信号。

在一些实施例中，开关设备还包括第二隔室和被设置在第二隔室中的母线，并且方法还包括：通过第二集合的一个或多个无线传感器来感测母线的第二温度，以生成表示第二温度的第二传感器信号，其中第二集合的一个或多个无线传感器被设置在第二隔室中并且安装到母线；以及通过在第二隔室中设置的第二天线来从第二集合的一个或多个无线传感器接收第二传感器信号。

在一些实施例中，开关设备还包括第三隔室和被设置在第三隔室中的电缆连接，并且方法还包括：通过第三集合的一个或多个无线传感器来感测电缆连接的第三温度，以生成表示第三温度的第三传感器信号，其中第三集合的一个或多个无线传感器被设置在第三隔室中并且安装到电缆连接；以及通过在第三隔室中设置的第三天线来从第三集合的一个或多个无线传感器接收第三传感器信号。

在一些实施例中，开关设备还包括第四隔室，并且方法还包括：通过在第四隔室中设置的读取器来从第一天线、第二天线和第三天线接收传感器信号。

在一些实施例中，方法还包括：通过第四集合的一个或多个无线传感器来感测断路器的郁金香部的第四温度，以生成表示第四温度的第四传感器信号，其中第四集合的一个或多个无线传感器被设置在第一隔室中并且安装到断路器的郁金香部；以及通过第一天线来从第四集合的一个或多个无线传感器接收第四传感器信号。

在一些实施例中，方法还包括：通过在第一隔室中设置的第五集合的一个或多个无线传感器来感测断路器的电流，以生成表示断路器的电流的第五传感器信号；以及通过第一天线来从第五集合的一个或多个无线传感器接收第五传感器信号。

在一些实施例中，方法进一步包括：至少基于第一传感器信号和第五传感器信号来监测开关设备。

在一些实施例中，无线传感器包括射频识别(RFID)传感器。

在第四方面，本公开的实施例提供了一种将一个或多个无线传感器安装到开关设备的方法，方法包括：准备具有环形形状并且包括被设置在其内表面处的至少一个凹槽的传感器保持器；将一个或多个无线传感器放置在至少一个凹槽中，以形成传感器组件；以及将传感器组件安装到开关设备中的断路器的定触头，使得定触头被同轴地插入传感器组件中，并且一个或多个无线传感器的外表面中的至少一个与定触头接触。

在第五方面，本公开的实施例提供了一种物联网(IoT)系统，其包括上述无线感测系统。

根据本公开的实施例，无线感测系统通过断路器隔室中的无线传感器来感测断路器的温度和/或电流，从而基于断路器的温度和/或电流来监测开关设备。此外，无线感测系统还分别通过母线隔室和电缆连接隔室中的无线传感器来感测母线和电缆连接的温度，从而基于母线和电缆连接的温度来进一步监测开关设备。因此，无线感测系统能够在无需更改开关设备的结构的情况下，基于适当的操作参数来监测开关设备，以对潜在的故障进行预报警。

无线感测系统包括由内部源供电并通过相应隔室中的无线通信读出的无线传感器，这有助于以较低的安全风险进行更可靠的监测。无线系统易于安装在开关设备中，并且易于更换。无线感测系统利用由唯一ID标识的传感器。无线感测系统利用传感器保持器来改进无线传感器与断路器的定触头之间的热耦合。因此，根据本公开实施例的无线感测系统改进了针对开关设备的监测可靠性，并且确保了开关设备的安全性。

附图说明

参考附图示出并图示了实施例。附图用于图示基本原理，从而仅图示了理解基本原理所必需的方面。附图未按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。为了更全面地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图的描述，在附图中：

图1A图示了根据本公开的实施例的开关设备和无线感测系统的框图；

图1B图示了根据本公开的实施例的开关设备的前视图；

图1C图示了根据本公开的实施例的用于开关设备的无线感测系统的截面侧视图的示意图；

图2图示了根据本公开的实施例的用于开关设备的无线感测系统的无线传感器的安装的截面后视图的示意图；

图3A图示了根据本公开的实施例的开关设备的断路器的一部分的示意图；

图3B图示了根据本公开的实施例的无线传感器安装在定触头上的示意图；

图3C图示了根据本公开的实施例的无线传感器安装在郁金香部上的示意图；

图4A图示了根据本公开的实施例的传感器保持器的示意图；

图4B图示了根据本公开的实施例的其中放置有无线传感器的传感器保持器的示意图；

图5图示了根据本公开的实施例的应用于无线传感器的导热涂层和场分级层；

图6A图示了根据本公开的实施例的无线感测系统的无线电流传感器；

图6B图示了根据本公开的另一实施例的无线感测系统的无线电流传感器；

图6C图示了根据本公开的又一实施例的无线感测系统的无线电流传感器；

图7A图示了根据本公开的实施例的用于开关设备的无线感测系统的天线的放置；

图7B图示了根据本公开的另一实施例的用于开关设备的无线感测系统的天线的放置；

图8图示了根据本公开的实施例的用于开关设备的无线感测系统的天线的放置；

图9图示了根据本公开的实施例的描绘温度测量的曲线图；

图10图示了根据本公开的实施例的将无线传感器安装至开关设备的方法的流程图；

图11图示了根据本公开的实施例的监测开关设备的方法的流程图；以及

图12图示了根据本公开的实施例的物联网系统的框图。

具体实施方式

现在将参考若干示例实施例来讨论本文描述的主题。仅出于使得本领域技术人员能够更好地理解并因此实现本文所述主题的目的来讨论这些实施例，而不是暗示对主题范围的任何限制。

术语“包括”或“包含”及其变型应理解为开放式术语，意指“包括但不限于”。除非上下文另外明确指出，否则术语“或”应理解为“和/或”。术语“基于”应理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其他实施例”。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变型被广泛使用，并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。在下面的描述中，相同的附图标记和标签用于描述附图中相同、相似或对应的部分。其他显式和隐式定义可以包括在下文中。

如上所述，期望提供用于开关设备的感测系统，该感测系统具有改进的配置并且不改变开关设备的结构。为此，本公开的实施例提供了用于开关设备的无线感测系统。无线感测系统可以包括在开关设备的单独的隔室中设置的若干集合的一个或多个无线传感器以及在相应隔室中设置的对应天线。根据本公开的实施例，无线感测系统促进了对开关设备的可靠监测并且确保了开关设备的安全性。

在下文中，将详细描述本公开的实施例。

图1A图示了根据本公开的一个实施例的开关设备和无线感测系统的框图。如图1A所示，开关设备100由无线感测系统150监测。无线感测系统150耦合到开关设备100以感测开关设备100的期望操作参数。

开关设备100包括任何已知的部件，诸如断路器。在一些实施例中，开关设备100还包括母线(bus bar)和电缆连接。在一些实施例中，例如，开关设备100可以是一次开关设备。在其他实施例中，开关设备100可以是任何其他合适类型的开关设备。

无线感测系统150包括至少一个无线传感器和用于从无线传感器接收感测信号的至少一个天线。在一些实施例中，无线感测系统150还包括用于从天线接收信号的读取器。在一些实施例中，无线感测系统150可以包括或可以耦合到用于监测开关设备100的操作参数的控制系统。

在一些实施例中，无线感测系统150可以包括无源无线传感器，诸如无源射频识别(RFID)传感器。在这种情况下，例如，无源RFID传感器可以由无线感测系统150中包括的对应天线供电。换言之，RFID传感器不具有电源电路，而是使用通过无线射频功率收集的能量。备选地，在其他实施例中，无线感测系统150可以包括有源无线传感器，诸如有源RFID传感器。在这种情况下，例如，有源RFID传感器可以在开关设备100中包括的小型电流变换器的次级出口上由小型电流变换器供电或由电池供电。应当注意，在其他实施例中，无线感测系统150可以包括其他合适种类的无线传感器，诸如近场通信(NFC)传感器等。以这种方式，无线感测系统150能够通过使用开关设备100内的相对稳定的电源，经由RF通信或其他无线通信来读出开关设备100的操作参数，从而改进对开关设备的监测可靠性并确保开关设备的安全性。

此外，在一些实施例中，无线感测系统150可以被配置为感测开关设备100的温度并且基于所感测的温度来监测开关设备100。备选地，在其他实施例中，无线感测系统150可以被配置为感测开关设备100的电流并且基于所感测的电流来监测开关设备100。备选地，在其他实施例中，无线感测系统150可以被配置为感测开关设备100的温度以及电流，并且基于所感测的温度和所感测的电流的组合来监测开关设备100。应当注意，在其他实施例中，无线感测系统150可以包括其他种类的传感器(诸如声学/噪声传感器、振动传感器、磁场传感器等)来感测开关设备100的其他操作参数。以此方式，无线感测系统150能够感测开关设备100的任何适当的参数，并且基于任何单独的参数或其组合来监测开关设备100，从而改进监测可靠性。

图1B图示了根据本公开的一个实施例的开关设备的前视图。通常，开关设备100包括用于容纳开关设备部件的外壳，诸如金属包覆的外壳。外壳可包括一个或多个单独的隔室。如图1B所示，开关设备100包括监测隔室102、断路器隔室104和电缆连接隔室106。监测隔室102包括被配置为向用户呈现或显示开关设备100的操作参数的一个或多个仪器。断路器隔室104包括开关设备100的断路器。电缆连接隔室106包括开关设备100的电缆连接。在一些实施例中，隔室包括金属屏蔽空间。

图1C图示了根据本公开的一个实施例的用于开关设备的无线感测系统的截面侧视图的示意图。无线感测系统150包括在开关设备100中设置的无线传感器、天线和读取器。如图1C所示，除了隔室102、104、106之外，开关设备100还包括母线隔室108。

开关设备100包括在断路器隔室(以下称为“第一隔室”)104中设置的断路器110。在一些实施例中，断路器100是三极抽出式断路器。开关设备100可以包括一个或多个断路器110。例如，在一些实施例中，开关设备100可以包括用于三个相的3×2断路器110。应注意，在其他实施例中，开关设备100可以包括其他数目的断路器110。在一些实施例中，断路器110包括定触头112。无线感测系统150包括在第一隔室104中设置的无线传感器和在第一隔室104中设置的第一天线114。第一天线114可以被配置为从第一隔室104中设置的无线传感器接收感测信号。

另外，在一些实施例中，开关设备100还包括在母线隔室(以下称为“第二隔室”)108中设置的母线116。在一些实施例中，例如，开关设备100可以包括用于三个相的三个母线116。应当注意，在其他实施例中，开关设备100可以包括其他数目的母线116。无线感测系统150可以进一步包括在第二隔室108中设置的无线传感器和在第二隔室108中设置的第二天线118。第二天线118可以被配置为从第二隔室108中设置的无线传感器接收感测信号。

在一些实施例中，断路器110的定触头112电连接至由导体套管126支撑的触头，导体套管126连接至母线116。以这种方式，断路器110经由导体套管126电耦合至母线116。

参考图1C，在开关设备100的正常操作期间，断路器100的定触头112经由第二隔室108中设置的导体套管126电耦合至母线116。即，定触头112被推入导体套管126中，以电耦合到母线116。导体套管126的至少一部分通常被绝缘材料包围。结果，由于在正常操作期间将定触头112推入第二隔室108中设置的导体套管126中，除了安装到母线116的一个或多个无线传感器之外，第二天线118还可以从安装到定触头112的无线传感器接收感测信号。以此方式，不仅第一天线114而且第二天线118也可以从安装到定触头112的无线传感器接收传感器信号，从而获得感测信号的更多样本并且改进断路器110的感测精度。

此外，在一些实施例中，开关设备100还包括在电缆连接隔室(以下称为“第三隔室”)106中设置的电缆连接120。在一些实施例中，例如，开关设备100可以包括用于三个相的三个电缆连接120。应注意，在其他实施例中，开关设备100包括其他数目的电缆连接120。无线感测系统150可以进一步包括在第三隔室106中设置的无线传感器和在第三隔室106中设置的第三天线122。第三天线122可以被配置为从第三隔室106中设置的无线传感器接收感测信号。

在一些实施例中，无线感测系统150还包括在监测隔室102中设置的读取器124。在一些实施例中，读取器124可以被配置为从第一天线114、第二天线118和第三天线122接收信号。以这种方式，用户可以容易地从监测隔室102中的读取器获得期望的参数。

在一些实施例中，开关设备100还包括相电压互感器(PT)或电流互感器(CT)128。在一些实施例中，无线感测系统150还可包括在PT/CT 128处设置的无线传感器来感测PT/CT 128的参数。

图2图示了根据本公开的一个实施例的用于开关设备的无线感测系统150的无线传感器的安装的截面后视图的示意图。

如图1C和图2所示，无线感测系统150包括在第一隔室104中设置的第一集合的一个或多个无线传感器202。在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器202被安装到断路器110的定触头112。在一些实施例中，例如，开关设备100包括用于三个相L1、L2、L3的3×2断路器110。在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器202包括安装到断路器110的每个定触头112的至少一个无线传感器202。尽管图2图示了两个无线传感器202安装到每个定触头112，但是应当理解，本公开不限于此。在其他实施例中，可以将其他数目的无线传感器202安装到每个定触头112，或者可以将不同数目的无线传感器202安装到各个定触头112。

在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器202被配置为感测定触头112的第一温度，以生成表示第一温度的第一传感器信号。在一些实施例中，第一天线114可以被配置为从第一集合的一个或多个无线传感器202接收针对定触头112的第一传感器信号。以此方式，无线感测系统150通过第一隔室104中设置的第一集合的一个或多个无线传感器202和第一天线114来感测并监测第一隔室104中的断路器110的定触头112的温度。

另外，在一些实施例中，无线感测系统150可以进一步包括在第二隔室108中设置的第二集合的一个或多个无线传感器204。在一些实施例中，第二集合的一个或多个无线传感器204被安装到母线116。在一些实施例中，第二集合的一个或多个无线传感器204包括针对三个相L1、L2、L3中的每一个而安装至母线116的至少一个无线传感器204。

在一些实施例中，第二集合的一个或多个无线传感器204被配置为感测母线116的第二温度，以生成表示第二温度的第二传感器信号。在一些实施例中，第二天线118可以被配置为从第二集合的一个或多个无线传感器204接收针对母线116的第二传感器信号。以此方式，无线感测系统150通过第二隔室108中设置的第二集合的一个或多个无线传感器204和第二天线118来感测并监测第二隔室108中的开关设备100的母线116的温度。如上所述，第二天线118可以进一步配置为接收来自第一集合的一个或多个无线传感器202的第一传感器信号，从而可以获得定触头112的更多测量样本。

在一些实施例中，无线感测系统150可以进一步包括在第三隔室106中设置的第三集合的一个或多个无线传感器206。在一些实施例中，第三集合的一个或多个无线传感器206被安装到电缆连接120。在一些实施例中，第三集合的一个或多个无线传感器206包括针对三个相L1、L2、L3中的每一个而安装至电缆连接120的至少一个无线传感器206。

在一些实施例中，第三集合的一个或多个无线传感器206被配置为感测电缆连接120的第三温度，以生成表示第三温度的第三传感器信号。在一些实施例中，第三天线122可以被配置为从第三集合的一个或多个无线传感器206接收针对电缆连接120的第三传感器信号。以此方式，无线感测系统150通过第三隔室106中设置的第三集合的一个或多个无线传感器206和第三天线122来感测并监测第三隔室106中的开关设备100的电缆连接120的温度。

在一些实施例中，各个集合的一个或多个无线传感器202、204、206可以包括RFID温度传感器。RFID温度传感器可以包括被设置有热敏电阻器的RFID传感器集成电路(IC)以及与RFID传感器IC耦合的RF天线，并且RFID的工作频率可以在UHF的范围内。应当注意，在其他实施例中，无线感测系统150可以包括本领域已知的任何其他类型的RFID温度传感器。

备选地或附加地，无线感测系统150可以包括在第一隔室104中设置的另一集合的一个或多个无线传感器，另一集合的一个或多个无线传感器可以被配置为感测断路器110的电流，以生成表示电流的输出信号，下面将参考图6A至图6C进行详细描述。在一些实施例中，可以在第一隔室104内的任何地方设置另一集合的一个或多个无线传感器。在一些实施例中，第一天线114可以被配置为从第一隔室104中的另一集合的一个或多个无线传感器接收电流信号。以这种方式，无线感测系统150可以通过第一隔室104中设置的另一集合的一个或多个无线传感器和第一天线114来感测并监测第一隔室104中的开关设备100的断路器110的电流。

在一些实施例中，无线感测系统150至少基于第一传感器信号(即，温度信号)和断路器110的电流信号的组合来监测开关设备100。以此方式，基于更全面的方面来监测开关设备100，以改进监测可靠性和监测精度。

在下文中，将详细描述将无线传感器安装到断路器的实施例。

图3A图示了根据本公开的一个实施例的开关设备的断路器的一部分的示意图。除了定触头112之外，在一些实施例中，断路器110还包括多个金属郁金香部(tulip)302。断路器110的定触头112和郁金香部302在本领域中是众所周知的，并且本文中省略了其详细描述。

图3B图示了根据本公开的一个实施例的将无线传感器安装在定触头上的示意图。在不更改定触头112的结构的情况下，第一集合的一个或多个无线传感器202被安装到定触头112的外环形表面。在一些实施例中，第一集合的一个或多个无线传感器202借助传感器保持器被安装到定触头112的表面，将在稍后参考图4A和图4B描述传感器保持器。

图3C图示了根据本公开的一个实施例的将无线传感器安装在郁金香部上的示意图。在一些实施例中，无线感测系统150还可以包括在第一隔室104中设置的第四集合的一个或多个无线传感器304、以及附接到断路器110的郁金香部302的一个或多个传感器支撑件306。在一些实施例中，第四集合的一个或多个无线传感器304中的每一个传感器被安装到对应传感器支撑件306的表面。在一些实施例中，第四集合的一个或多个无线传感器304可以被配置为感测断路器110的郁金香部302的第四温度，以生成表示第四温度的第四传感器信号。在一些实施例中，第一天线114可以进一步被配置为从第四集合的一个或多个无线传感器304接收第四传感器信号。以此方式，可以获得断路器110的更多点处的温度测量值，从而改进监测可靠性和准确性。

在一些实施例中，如图3C所示，传感器支撑件306可以附接到两个相邻郁金香部302的侧表面，以便热耦合到两个相邻郁金香部302。在这种情况下，第四集合的一个或多个无线传感器304中的每一个传感器被配置为感测两个相邻郁金香部302的温度。在其他实施例中，传感器支撑件306可以被附接到另一数目的郁金香部302的侧表面，并且第四集合的一个或多个无线传感器304中的每一个传感器被配置为感测另一数目的郁金香部302的温度。

图4A图示了根据本公开的一个实施例的传感器保持器的示意图。在一些实施例中，传感器保持器402可以具有环形形状。在一些实施例中，传感器保持器402的内径与定触头112的外径匹配或相似。以此方式，可以在传感器保持器402和定触头112之间进行滑动配合。另外，在一些实施例中，传感器保持器402的厚度大于无线传感器的厚度。以此方式，传感器保持器改进了无线传感器的保持可靠性。

在一些实施例中，传感器保持器402可以由例如硬质材料制成。在一些实施例中，传感器保持器402包括聚合物材料，诸如PVDF、TP等。此外，在一些实施例中，传感器保持器402可以包括在传感器保持器402的内表面中设置的一个或多个凹槽404。在一些实施例中，凹槽404被适配为接纳第一集合的一个或多个无线传感器202，使得第一集合的一个或多个无线传感器202被放置在传感器保持器402面向定触头112的表面处。换言之，传感器保持器402被适配为将第一集合的一个或多个无线传感器202固定在定触头112和传感器保持器402之间。以此方式，传感器保持器402支撑与定触头112接触的无线传感器202，从而确保将无线传感器稳定地安装到定触头112，并且改进无线传感器202和定触头112之间的热耦合。

应注意，尽管图4A示出了其中传感器保持器402包括四个凹槽404的实施例，但是其他实施例可以包括任何其他数目的凹槽404。

图4B图示了根据本公开的一个实施例的具有放置在其中的无线传感器的传感器保持器的示意图。如图4B所示，在一些实施例中，传感器组件406包括传感器保持器402和放置在传感器保持器402的凹槽404中的第一集合的一个或多个无线传感器202。在一些实施例中，无线传感器202被完全容纳在凹槽404中，使得传感器组件406的内径与传感器保持器402的内径相同。在这种情况下，传感器组件406的内径基本上等于定触头112的外径。备选地，在其他实施例中，无线传感器202被部分地容纳在凹槽404中，使得无线传感器202的一部分从传感器保持器402的内表面突出。在这种情况下，传感器组件406的内径小于传感器保持器402的内径，并且传感器组件406的内径基本上等于定触头112的外径。以此方式，确保了在传感器组件406和定触头112之间的滑动配合。

在一些实施例中，传感器组件406被适配为推入到定触头112上，使得无线传感器202的外表面与定触头112接触。在一些实施例中，传感器组件406被适配为从定触头112的端部朝向定触头112的内侧移动，其中定触头112同轴地插入环形传感器保持器402的中空空间。在传感器组件406安装到定触头112之后，断路器110可以照常安装到开关设备。以此方式，在不更改现有技术中已知的断路器110的定触头112的结构的情况下，无线感测系统150的传感器组件406可以被安装到断路器110的定触头112。

图5图示了根据本公开的一个实施例的应用于无线传感器的导热涂层和场分级层。在一些实施例中，导热涂层502可以被设置在由传感器保持器402暴露的无线传感器202的表面处。导热涂层502可以被设置在无线传感器202和定触头112之间，使得可以减小无线传感器202与定触头112之间的热阻。以此方式，可以通过导热涂层502进行更好的热接触和更精确的测量。

此外，在一些实施例中，如图5所示，场分级层504可以被设置在无线传感器202的面向传感器保持器402的表面(例如，与无线传感器202到定触头112的安装表面相对的表面)上。在其他实施例中，场分级层504可以被设置在传感器保持器402的外表面(即，传感器组件406的外表面)上。场分级层504可以被配置为对到达无线传感器202的电场进行分级。以这种方式，第一集合的一个或多个无线传感器202被场分级层504屏蔽，从而改进了无线传感器的可靠性并且改进了测量精度。

以上参考图3A至图3C、图4A至图4B和图5进行的描述图示了第一集合的一个或多个无线传感器202安装在第一隔室104中设置的断路器110的定触头112上、以及第四集合的一个或多个无线传感器304安装在断路器110的郁金香部302上。关于第二集合的一个或多个无线传感器204和第三集合的一个或多个无线传感器206的安装，无线传感器204和无线传感器206可以直接地或经由中间层或通过本领域中任何其他合适的方式分别附接到母线116和电缆连接120。

如上所述，无线感测系统150可以包括被配置为感测断路器110的电流以生成表示电流的输出信号的另一集合的一个或多个无线传感器。在一些实施例中，另一集合的一个或多个无线传感器可以被设置在第一隔室104内的任何地方。

在下文中，将详细描述另一集合的一个或多个无线传感器(即，无线电流传感器)的配置。

图6A图示了根据本公开的一个实施例的无线感测系统的无线电流传感器。在一些实施例中，无线电流传感器600包括电流感测模块602、信号处理模块604和无线传感器模块606。在一些实施例中，无线电流传感器600包括无源无线传感器。

在一些实施例中，电流感测模块602可以被配置为感测断路器110的电流，以生成AC电流信号。在一些实施例中，电流感测模块602耦合到开关设备100的断路器110，以感测断路器110的电流。在一些实施例中，电流感测模块602包括电流感应部件(例如，电流互感器)。

在一些实施例中，信号处理模块604可以被配置为基于AC电流信号来生成DC电流信号或DC电压信号。在一些实施例中，信号处理模块604耦合到电流感测模块602，以从电流感测模块602接收AC电流信号。在一些实施例中，信号处理模块604包括调节和信号转换部件(例如，AC-DC转换器或整流器)。在一些实施例中，信号处理模块604可以进一步包括用于信号放大的放大器。

在一些实施例中，无线传感器模块606可以被配置为基于DC电流信号或DC电压信号来生成输出信号。在一些实施例中，无线传感器模块606被耦合到信号处理模块604，以从信号处理模块604接收DC电流信号或DC电压信号。在一些实施例中，由无线传感器模块606生成的输出信号由第一隔室104中设置的第一天线114无线地接收。在一些实施例中，无线传感器模块606包括传感器部件和无线通信部件。在一些实施例中，无线传感器模块606包括无源无线传感器模块。在一些实施例中，无线传感器模块606包括RFID传感器模块。在这种情况下，RFID传感器模块包括被配置为检测DC电流信号或DC电压信号以生成输出信号的RFID传感器、以及耦合至RFID传感器并且被配置为将输出信号发射至第一天线114的RF天线。

图6B图示了根据本公开的另一实施例的无线感测系统的无线电流传感器。在一些实施例中，无线电流传感器600’包括电流感测模块612、信号处理模块614和无线传感器模块616。在一些实施例中，无线电流传感器600’包括无源无线传感器。

在一些实施例中，电流感测模块612可以被配置为感测断路器110的电流以生成电流信号。在一些实施例中，电流感测模块612耦合到开关设备100的断路器110以感测断路器110的电流。在一些实施例中，电流感测模块612包括在导体周围或导体一侧处设置的电流感测回路或感应回路。

在一些实施例中，信号处理模块614可以被配置为基于电流信号来生成电阻信号或电感信号。在一些实施例中，信号处理模块614耦合到电流感测模块612，以从电流感测模块612接收电流信号。在一些实施例中，信号处理模块614包括半导体电路(例如，放大器电路)，以将电流信号转换为电阻信号或电感信号。

在一些实施例中，无线传感器模块616被配置为基于电阻信号或电感信号来生成输出信号。在一些实施例中，无线传感器模块616耦合到信号处理模块614，以从信号处理模块614接收电阻信号或电感信号。在一些实施例中，由无线传感器模块616生成的输出信号由第一隔室104中设置的第一天线114无线地接收。在一些实施例中，无线传感器模块616包括传感器部件和无线通信部件。在一些实施例中，无线传感器模块616包括无源无线传感器模块。在一些实施例中，无线传感器模块616包括RFID传感器模块。在这种情况下，RFID传感器模块包括被配置为检测电阻信号或电感信号以生成输出信号的RFID传感器、以及被耦合至RFID传感器并且被配置为将输出信号发射至第一天线114的RF天线。

图6C图示了根据本公开的又一实施例的无线感测系统的无线电流传感器。在一些实施例中，无线电流传感器600”包括电流感测模块622和无线传感器模块626。在一些实施例中，无线电流传感器600”包括无源无线传感器。

在一些实施例中，电流感测模块622可以被配置为感测断路器110的电流以生成所感测的电流信号。在一些实施例中，电流感测模块622耦合到开关设备100的断路器110以感测断路器110的电流。在一些实施例中，电流感测模块622包括霍尔效应传感器、罗氏线圈等。

在一些实施例中，无线传感器模块626被配置为基于所感测的电流信号以生成输出信号。在一些实施例中，无线传感器模块626耦合到电流感测模块622以从电流感测模块622接收所感测的电流信号。在一些实施例中，由无线传感器模块626生成的输出信号由第一隔室104中设置的第一天线114无线地接收。在一些实施例中，无线传感器模块616包括传感器部件和无线通信部件。在一些实施例中，无线传感器模块626包括无源无线传感器模块。在一些实施例中，无线传感器模块626包括RFID传感器模块。在这种情况下，RFID传感器模块包括被配置为检测所感测的电流信号以生成输出信号的RFID传感器、以及被耦合至RFID传感器并且被配置为将输出信号发射至第一天线114的RF天线。

在一些实施例中，无线传感器模块606、616、626可以进一步包括保护部件(例如，二极管、瞬态电压抑制器等)，以防止传感器部件(例如，RFID传感器)的过电压或击穿。

通过在第一隔室104中布置另一集合的一个或多个无线传感器600、600’，600”来感测断路器110的电流，除了断路器110的温度之外或作为断路器110的温度的备选，可以基于断路器110的电流来监测开关设备100。在一些实施例中，通过在第一隔室104中设置的第一集合的一个或多个无线传感器202和另一集合的一个或多个无线传感器600、600’、600”，基于断路器110的温度和电流的组合来监测开关设备100。以此方式，可以以更全面的方案来监测开关设备100，从而促进对断路器110的可靠且准确的监测，从而确保开关设备100的安全性。

如上所述，断路器110的所感测的温度和电流可以由第一隔室104中设置的第一天线114接收。在下文中，将详细描述第一天线114在第一隔室104中的放置。

图7A图示了根据本公开的一个实施例的用于开关设备的无线感测系统的天线的安装。如图7A所示，无线感测系统150包括在第一隔室104中设置的安装到定触头112的第一集合的一个或多个无线传感器202以及第一天线114。参考图1C和图7A，在一些实施例中，第一天线114被放置在第一隔室104的与设置第一集合的一个或多个无线传感器202的另一侧相对的一侧处的内侧壁上。换言之，第一天线114被放置在第一隔室104的靠近开关设备100前侧的内侧壁上。在一些实施例中，第一天线114是单个天线。在一些实施例中，如图7A所示，第一天线114被配置为接收用于三个相L1、L2、L3的3×2断路器110的传感器信号。在其他实施例中，第一天线114可以被配置为接收其他数目的断路器110的传感器信号。此外，在一些实施例中，第一天线114可以被放置在包括断路器110的突起或侧壁上的定触头112的侧壁区域的中央部分上。

图7B图示了根据本公开的另一实施例的用于开关设备的无线感测系统的天线的安装。图7B的实施例与图7A的实施例的不同之处在于，第一天线114被放置在第一隔室104的另一侧壁上。参考图1C和图7B，在一些实施例中，第一天线114被放置在第一隔室104的与设置第一集合的一个或多个无线传感器202的另一侧相邻的一侧处的内侧壁上。换言之，第一天线114被放置在第一隔室104的与靠近开关设备100前侧的侧壁相邻的内侧壁上。

图8图示了根据本公开的一个实施例的用于开关设备的无线感测系统的天线的放置。图8的实施例与图7A的实施例的不同之处在于第一天线114包括三个子结构。如图8所示，在一些实施例中，第一天线114包括在第一隔室104中设置的第一子天线802、第二子天线804和第三子天线806。在一些实施例中，第一子天线802、第二子天线804和第三子天线806被放置在第一隔室104的与设置第一集合的一个或多个无线传感器202的另一侧相对的一侧处的内侧壁上。换言之，第一子天线802、第二子天线804和第三子天线806被放置在第一隔室104的靠近开关设备100前侧的内侧壁上。

在一些实施例中，第一子天线802、第二子天线804和第三子天线806可以被配置为分别接收针对开关设备100的三个相L1、L2、L3的传感器信号。以这种方式，基于由对应子天线接收的相应传感器信号，针对开关设备100的对应相而单独监测断路器110中的每一个。因此，由相应子天线所接收的传感器信号的信号损失和干扰被最小化，从而改进了开关设备100的监测可靠性和监测精度。

另外，在一些实施例中，无线感测系统150可以进一步包括安装到断路器110的郁金香部302上的第四集合的一个或多个无线传感器304，其被设置在第一隔室104中并且在图7A、图7B和图8中未示出。附加地或备选地，无线感测系统150可以进一步包括被配置为感测断路器110的电流的另一集合的一个或多个无线传感器600、600’、600”，其被设置在第一隔室104中并且在图7A、图7B和图8中未示出。在一些实施例中，图7A、图7B和图8中所示的第一天线114还可以被配置为除了从如图7A、图7B和图8中所示的第一集合的一个或多个无线传感器202接收传感器信号之外，还从第四集合的一个或多个无线传感器304和/或另一集合的一个或多个无线传感器600、600’、600”接收传感器信号。

关于第二天线118和第三天线122的放置，在一些实施例中，第二天线118和第三天线122可以分别放置在第二隔室108和第三隔室106的内壁的任何合适部分处，只要由第二隔室108和第三隔室106对所接收的传感器信号的信号损失被最小化。在其他实施例中，第二天线118和第三天线122可以形成为填充在第二隔室108和第三隔室106之间的壁的开口中的一体式天线。以此方式，无线感测系统150的结构可以被简化。

图9图示了描绘根据本公开的一个实施例的温度测量的曲线图。如图9所示，曲线图900包括表示通过常规热电偶测量的开关设备100的温度的曲线902、以及表示通过根据本公开的实施例的无线感测系统150测量的开关设备100的温度的曲线904。

在曲线图900中，为了便于描述，省略了开始阶段的温度测量。根据曲线图900，由曲线902和曲线904表示的测量温度之间的差在某个时段内小于5℃，这可能主要由传感器的预校准引起。因此，根据本公开的实施例的无线感测系统150可以提供与在热电偶不受外部因素影响的时段内的热电偶一样精确的开关设备100的温度测量值。此外，无线感测系统150具有更可靠的工作方案并且易于安装和更换。因此，无线感测系统150确保了针对开关设备的监测可靠性和准确性以及针对开关设备的长寿命的安全性。

图10图示了根据本公开的一个实施例的将无线传感器安装到开关设备的方法的流程图。具体地，流程图1000图示了将第一集合的一个或多个无线传感器202安装到断路器110的定触头112的方法。

在框1002处，准备传感器保持器402。如图4A所示，传感器保持器402具有环形形状并且包括在内表面处设置的凹槽404。

在框1004处，如图4B所示，将无线传感器202放置在凹槽404中，以形成传感器组件406。

在框1006处，将传感器组件406安装到定触头112。定触头112被同轴地插入传感器组件406中，并且无线传感器202的至少一个外表面与定触头112接触。

流程图1000的方法使得能够在无需更改断路器110的结构的情况下，将第一集合的一个或多个无线传感器202安装到定触头112，从而便于通过无线感测系统150来监测开关设备。该方法可以以本领域中任何合适的方式(例如，受控的机器人等)来执行。

图11图示了根据本公开的一个实施例的监测开关设备的方法的流程图。由无线感测系统150监测开关设备100的方法的流程图1100可以包括如上所述的无线感测系统150的相应集合的一个或多个无线传感器的动作或处理。

在框1102处，监测开关设备100的温度。具体地，通过第一隔室104中设置的第一集合的一个或多个无线传感器202和第一天线114来监测第一隔室104中的断路器110的定触头112的温度。在一些实施例中，通过第二隔室108中设置的第二集合的一个或多个无线传感器204和第二天线118来进一步监测第二隔室108中的母线116的温度。在一些实施例中，通过第三隔室106中设置的第三集合的一个或多个无线传感器206和第三天线122来进一步监测第三隔室106中的电缆连接120的温度。在一些实施例中，通过第一隔室104中设置的第四集合的一个或多个无线传感器304和第一天线114来进一步监测第一隔室104中的断路器110的郁金香部302的温度。

在框1104处，监测开关设备100的电流。具体地，通过第一隔室104中设置的另一集合的一个或多个无线传感器600、600’、600”和第一天线114来监测第一隔室104中的断路器110的电流。

在一些实施例中，基于温度和电流的组合来监测开关设备100的断路器110，从而以更全面的方面提供更可靠和准确的监测方案。

应注意，监测开关设备100的方法可以以与流程图1100中所示的顺序不同的顺序来实现，或者可以包括框1102或框1104处的动作之一。

图12图示了根据本公开的一个实施例的物联网(IoT)系统的框图。如图12所示，IoT系统1200包括以上实施例中描述的无线感测系统150。在IoT系统1200中，无线感测系统150经由有线或无线通信连接至IoT系统1200的控制系统1202。在一些实施例中，多于一个的无线感测系统150可以被包括在IoT系统1200中并且连接到控制系统1202。在一些实施例中，多于一个的开关设备100可以被包括在IoT系统1200中并且经由有线或无线通信而连接到控制系统1202。

在一些实施例中，控制系统1202可以被配置为监测由无线感测系统150感测的开关设备100的操作参数。在一些实施例中，控制系统1202可以被进一步配置为控制无线感测系统150的操作和/或开关设备100的操作。

尽管以上讨论中包含若干细节，但是这些细节不应被解释为对本文所述主题的范围的限制，而应被解释为可能特定于具体实施例的特征的描述。在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。另一方面，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合来实现。

尽管已利用结构特征特定的语言描述了主题，但是应理解，所附权利要求书中限定的主题不必限于上述特定特征。而是，上述特定特征被公开为实现权利要求的示例形式。鉴于此，本公开的范围不应限于本文中图示和描述的特定实施例的范围(因为它们仅通过其一些示例的方式)，而是应与下文中所附权利要求及其功能等同物的范围完全相称。

Claims (32)

1.一种用于开关设备(100)的无线感测系统(150)，所述无线感测系统(150)包括：

第一集合的一个或多个无线传感器(202 )，被设置在所述开关设备(100)的第一隔室(104)中，并且被配置为感测所述开关设备(100 )的被设置在所述第一隔室(104)中的断路器(110)的电流，以生成表示所述断路器(110)的所述电流的第一传感器信号；以及

天线(114)，被设置在所述第一隔室(104)中，并且被配置为从所述第一集合的一个或多个无线传感器(202 )接收所述第一传感器信号，其中所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)通过传感器保持器(402)被安装到所述断路器(110)的定触头(112)，所述传感器保持器(402)包括环形硬结构，并且包括用于将所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)放置在所述传感器保持器(402)的面对所述定触头(112)的表面处的至少一个凹槽(404)。

2.根据权利要求1所述的无线感测系统(150)，其中所述第一集合的一个或多个无线传感器(202 )中的每个无线传感器包括：

电流感测模块(602)，被配置为感测所述断路器(110)的所述电流以生成AC电流信号；

信号处理模块(604)，被配置为基于所述AC电流信号来生成DC电流或电压信号；以及

无线传感器模块(606)，被配置为基于所述DC电流或电压信号来生成所述第一传感器信号。

3.根据权利要求1所述的无线感测系统(150)，其中所述第一集合的一个或多个无线传感器(202 )中的每个无线传感器包括：

电流感测模块(612)，被配置为感测所述断路器(110)的所述电流以生成电流信号；

信号处理模块(614)，被配置为基于所述电流信号来生成电阻或电感信号；以及

无线传感器模块(616)，被配置为基于所述电阻或电感信号来生成所述第一传感器信号。

4.根据权利要求1所述的无线感测系统(150)，其中所述第一集合的一个或多个无线传感器(202 )中的每个无线传感器包括：

电流感测模块(622)，被配置为感测所述断路器(110)的所述电流以生成感测信号；以及

无线传感器模块(626)，被配置为基于所述感测信号来生成所述第一传感器信号。

5.根据权利要求1所述的无线感测系统(150)，其中所述第一集合的一个或多个无线传感器(202 )中的每个无线传感器包括无源无线传感器。

6.根据权利要求1所述的无线感测系统(150)，进一步包括：

第二集合的一个或多个无线传感器(204 )，被设置在所述第一隔室(104)中并且被安装到所述断路器(110)的定触头(112)，所述第二集合的一个或多个无线传感器(204 )被配置为感测所述定触头(112)的温度以生成表示所述定触头(112)的所述温度的第二传感器信号，

其中所述天线(114)进一步被配置为从所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)接收所述第二传感器信号。

7.根据权利要求6所述的无线感测系统(150)，其中所述开关设备(100)基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来被监测。

8.根据权利要求6所述的无线感测系统(150)，其中所述开关设备(100)进一步包括第二隔室(102)，并且所述无线感测系统(150)进一步包括：

读取器(124)，被设置在所述第二隔室(102)中，并且被配置为从所述天线(114)接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的无线感测系统(150)，其中所述天线(114)包括第一子天线(802)、第二子天线(804)和第三子天线(806)，以用于分别接收针对所述开关设备(100)的三个相的传感器信号。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的无线感测系统(150)，其中所述无线传感器(202、600、600’、600”)包括射频识别(RFID)传感器。

11.一种用于开关设备(100)的无线感测系统(150)，所述无线感测系统(150)包括：

第一集合的一个或多个无线传感器(202)，被设置在所述开关设备(100)的第一隔室(104)中，并且通过传感器保持器(402)被安装到所述开关设备(100)中的断路器(110)的定触头(112)，其中所述断路器(110)被设置在所述第一隔室(104)中，所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)被配置为感测所述定触头(112)的第一温度以生成表示所述第一温度的第一传感器信号，并且所述传感器保持器(402)被适配为将所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)固定在所述定触头(112)和所述传感器保持器(402)之间；以及

第一天线(114)，被设置在所述第一隔室(104)中，并且被配置为从所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)接收所述第一传感器信号，

其中所述传感器保持器(402)包括至少一个凹槽(404)，以用于将所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)放置在所述传感器保持器(402)的面对所述定触头(112)的表面处，

其中所述传感器保持器(402)包括环形硬结构，所述环形硬结构的内径与所述定触头(112)的外径匹配。

12.根据权利要求11所述的无线感测系统(150)，进一步包括：

导热涂层(502)，被设置在所述定触头(112)和所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)之间，以用于减小所述定触头(112)和所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)之间的热阻。

13.根据权利要求11所述的无线感测系统(150)，进一步包括：

场分级层(504)，被设置在所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)的面对所述传感器保持器(402)的至少一个表面上或所述传感器保持器(402)的外表面上，以用于屏蔽所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)。

14.根据权利要求11所述的无线感测系统(150)，其中所述第一天线(114)包括第一子天线(802)、第二子天线(804)和第三子天线(806)，以用于分别接收针对所述开关设备(100)的三个相的所述第一传感器信号。

15.根据权利要求11所述的无线感测系统(150)，其中所述开关设备(100)进一步包括第二隔室(108)和被设置在所述第二隔室(108)中的母线(116)，并且所述无线感测系统(150)进一步包括：

第二集合的一个或多个无线传感器(204)，被设置在所述第二隔室(108)中并且被安装到所述母线(116)，所述第二集合的一个或多个无线传感器(204)被配置为感测所述母线(116)的第二温度，以生成表示所述第二温度的第二传感器信号；以及

第二天线(118)，被设置在所述第二隔室(108)中，并且被配置为从所述第二集合的一个或多个无线传感器(204)接收所述第二传感器信号。

16.根据权利要求15所述的无线感测系统(150)，其中所述第二天线(118)进一步被配置为从所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)接收所述第一传感器信号。

17.根据权利要求15所述的无线感测系统(150)，其中所述开关设备(100)进一步包括第三隔室(106)和被设置在所述第三隔室(106)中的电缆连接(120)，并且所述无线感测系统(150)进一步包括：

第三集合的一个或多个无线传感器(206)，被设置在所述第三隔室(106)中并且被安装到所述电缆连接(120)，所述第三集合的一个或多个无线传感器(206)被配置为感测所述电缆连接(120)的第三温度，以生成表示所述第三温度的第三传感器信号；以及

第三天线(122)，被设置在所述第三隔室(106)中，并且被配置为从所述第三集合的一个或多个无线传感器(206)接收所述第三传感器信号。

18.根据权利要求17所述的无线感测系统(150)，其中所述开关设备(100)进一步包括第四隔室(102)，并且所述无线感测系统(150)进一步包括：

读取器(124)，被设置在所述第四隔室(102)中，并且被配置为从所述第一天线(114)、所述第二天线(118)和所述第三天线(122)接收传感器信号。

19.根据权利要求11所述的无线感测系统(150)，进一步包括：

第四集合的一个或多个无线传感器(304)，被设置在所述第一隔室(104)中并且被安装到所述断路器(110)的郁金香部(302)，所述第四集合的一个或多个无线传感器(304)被配置为感测所述断路器(110)的所述郁金香部(302)的第四温度，以生成表示所述第四温度的第四传感器信号，

其中所述第一天线(114)进一步被配置为从所述第四集合的一个或多个无线传感器(304)接收所述第四传感器信号。

20.根据权利要求11所述的无线感测系统(150)，进一步包括：

第五集合的一个或多个无线传感器(600、600’、600”)，被设置在所述第一隔室(104)中，并且被配置为感测所述断路器(110)的电流以生成表示所述断路器(110)的所述电流的第五传感器信号，

其中所述第一天线(114)进一步被配置为从所述第五集合的一个或多个无线传感器(600、600’、600”)接收所述第五传感器信号。

21.根据权利要求20所述的无线感测系统(150)，其中所述开关设备(100)至少基于所述第一传感器信号和所述第五传感器信号来被监测。

22.根据权利要求11至21中任一项所述的无线感测系统(150)，其中所述无线传感器(202、204、206、304、600、600’、600”)包括射频识别(RFID)传感器。

23.一种用于监测开关设备(100)的方法，所述方法包括：

通过第一集合的一个或多个无线传感器(202)来感测所述开关设备(100)中的断路器(110)的定触头(112)的第一温度，以生成表示所述第一温度的第一传感器信号，其中所述断路器(110)被设置在所述开关设备(100)的第一隔室(104)中，所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)被设置在所述第一隔室(104)中并且通过传感器保持器(402)被安装到所述定触头(112)，所述传感器保持器(402)被适配为将所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)固定在所述定触头(112)和所述传感器保持器(402)之间；以及

通过在所述第一隔室(104)中设置的第一天线(114)来从所述第一集合的一个或多个无线传感器(202)接收所述第一传感器信号。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述开关设备(100)进一步包括第二隔室(108)和被设置在所述第二隔室(108)中的母线(116)，并且所述方法进一步包括：

通过第二集合的一个或多个无线传感器(204)来感测所述母线(116)的第二温度，以生成表示所述第二温度的第二传感器信号，其中所述第二集合的一个或多个无线传感器(204)被设置在所述第二隔室(108)中并且被安装到所述母线(116)；以及

通过在所述第二隔室(108)中设置的第二天线(118)来从所述第二集合的一个或多个无线传感器(204)接收所述第二传感器信号。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述开关设备(100)进一步包括第三隔室(106)和被设置在所述第三隔室(106)中的电缆连接(120)，并且所述方法进一步包括：

通过第三集合的一个或多个无线传感器(206)来感测所述电缆连接(120)的第三温度，以生成表示所述第三温度的第三传感器信号，其中所述第三集合的一个或多个无线传感器(206)被设置在所述第三隔室(106)中并且被安装到所述电缆连接(120)；以及

通过在所述第三隔室(106)中设置的第三天线(122)来从所述第三集合的一个或多个无线传感器(206)接收所述第三传感器信号。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述开关设备(100)进一步包括第四隔室(102)，并且所述方法进一步包括：

通过在所述第四隔室(102)中设置的读取器(124)来从所述第一天线(114)、所述第二天线(118)和所述第三天线(122)接收传感器信号。

27.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：

通过第四集合的一个或多个无线传感器(304)来感测所述断路器(110)的郁金香部(302)的第四温度，以生成表示所述第四温度的第四传感器信号，其中所述第四集合的一个或多个无线传感器(304)被设置在所述第一隔室(104)中并且被安装到所述断路器(110)的所述郁金香部(302)；以及

通过所述第一天线(114)来从所述第四集合的一个或多个无线传感器(304)接收所述第四传感器信号。

28.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：

通过在所述第一隔室(104)中设置的第五集合的一个或多个无线传感器(600、600’、600”)来感测所述断路器(110)的电流，以生成表示所述断路器(110)的所述电流的第五传感器信号；以及

通过所述第一天线(114)来从所述第五集合的一个或多个无线传感器(600、600’、600”)接收所述第五传感器信号。

29.根据权利要求28所述的方法，进一步包括：

至少基于所述第一传感器信号和所述第五传感器信号来监测所述开关设备(100)。

30.根据权利要求23至29中任一项所述的方法，其中所述无线传感器(202、204、206、304、600、600’、600”)包括射频识别(RFID)传感器。

31.一种将一个或多个无线传感器(202)安装到开关设备(100)的方法，所述方法包括：

准备传感器保持器(402)，所述传感器保持器(402)具有环形形状并且包括被设置在其内表面处的至少一个凹槽(404)；

将所述一个或多个无线传感器(202)放置在所述至少一个凹槽(404)中，以形成传感器组件(406)；以及

将所述传感器组件(406)安装到所述开关设备(100)中的断路器(110)的定触头(112)，使得所述定触头(112)被同轴地插入所述传感器组件(406)中，并且所述一个或多个无线传感器(202)的至少一个外表面与所述定触头(112)接触。

32.一种物联网(IoT)系统(1200)，包括：

根据权利要求1至22中任一项所述的无线感测系统(150)。

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