CN211378022U - 用于监测发电或配电系统中的资产的传感器模块 - Google Patents

用于监测发电或配电系统中的资产的传感器模块 Download PDF

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Abstract

一种用于监测发电或配电系统中的资产的传感器模块，包括模块主体、传感器、传感器近场耦合结构和询问近场耦合结构。传感器由模块主体支撑，被布置为感测资产的参数并且被配置为生成与所述参数有关的传感器输出。传感器近场耦合结构连接到传感器并被支撑在模块主体的第一侧上。询问近场耦合结构被支撑在模块主体的第二侧上。传感器输出从传感器近场耦合结构传送到询问近场耦合结构。传感器模块被配置为在资产和监测电路之间提供电隔离，所述监测电路被配置为通过所述询问近场耦合结构来接收传感器输出。

Description

用于监测发电或配电系统中的资产的传感器模块
技术领域
本公开涉及电力系统监测技术领域，具体涉及一种用于监测发电或配电系统中的资产的传感器模块。
背景技术
在智能的、预测性的资产管理和维护计划下，越来越需要直接给发电和分发设备装测量仪器。这导致了各种现有技术的传感器直接安装在高价值电力资产中相对较大的铜连接上。在这些现有技术传感器的典型应用中，有可能将传感器单独安装到导体上，同时满足用于高压设备安全操作的空间要求。
电力行业中越来越存在一种最近趋势，将资产管理扩展到低压资产。以前，这些资产被认为太便宜而无需进行监测，但是，最近了解到监测系统是在保护过程，而不是资产。如果低成本资产发生故障，并且关键系统的电源中断，则故障的花费可能会导致数百万甚至数十亿美元的收入损失。
出现的一个问题是，低成本资产(例如铜母线)通常在较小的空间(例如，在机柜中)具有较高的导体密集度。导体的高密集度可能使基于辐射耦合的传统无线方法难以实现，并且大量的测量点紧密靠近导致此类传统无线系统中相同频率或相同代码的传感器之间的干扰程度增加。
实用新型内容
本公开的实施例针对一种用于监测发电或配电系统中的资产的传感器模块。在一些实施例中，传感器模块包括模块主体、传感器、传感器近场耦合结构和询问近场耦合结构。传感器由模块主体支撑，被布置为感测资产的参数并且被配置为生成与所述参数有关的传感器输出。传感器近场耦合结构连接到传感器并被支撑在模块主体的第一侧上。询问近场耦合结构被支撑在模块主体的第二侧上。传感器输出从传感器近场耦合结构传送到询问近场耦合结构。传感器模块被配置为在资产和监测电路之间提供电隔离，该监测电路被配置为通过所述询问近场耦合结构来接收传感器输出。
用于监测发电或配电系统中的一个或多个资产的传感器模块的其他实施例包括模块主体、多个传感器、多个近场耦合结构以及多个询问近场耦合结构。每个传感器由模块主体支撑，被布置为感测所述一个或多个资产的参数并且被配置为生成与所述参数有关的传感器输出。每个传感器近场耦合结构被支撑在模块主体的第一侧上，并且被配置为传送来自传感器中的一个传感器的传感器输出。所述多个询问近场耦合结构被支撑在模块主体的第二侧上。每个询问近场耦合结构被配置为接收来自所述多个传感器近场耦合结构中的一个传感器近场耦合结构的传感器输出。传感器模块被配置为在所述一个或多个资产与监测电路之间提供电隔离，所述监测电路被配置为通过所述询问近场耦合结构来接收传感器输出。
提供本实用新型内容以用简化形式介绍对下面在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本实用新型内容不意在标识所请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意在帮助确定所请求保护的主题的范围。要求保护的主题不限于解决背景技术中提到的任何或全部缺点的实施方式。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的用于监测发电或配电系统的一个或多个资产的示例性系统的简化图。
图2是根据本公开的实施例的示例性传感器模块的简化图。
图3是根据本公开的实施例的示例性传感器模块的简化侧视截面图。
图4和图5是根据本公开的实施例的示例性系统的等距俯视图和仰视图。
图6是根据本公开的实施例的示例性传感器支撑件的等距视图。
图7是根据本公开的实施例的附接到模块主体的示例性传感器支撑件和传感器的简化截面图。
图8是根据本公开的实施例的附接到模块主体的三个图6的传感器支撑件的等距视图。
图9是根据本公开的实施例的用于询问近场耦合结构的线圈和传感器近场耦合结构的线圈的示例性配置的简化图。
图10至图13是根据本公开实施例的用于在监测电路和询问近场耦合结构的线圈之间传递信号的电路的简化图。
图14示出了根据本公开的实施例的图13的询问近场耦合结构的线圈(与传感器近场耦合结构的相应线圈对准)的示例。
具体实施方式
用于监测发电或配电系统的资产的无线传感器系统通常依赖于天线来进行数据通信，所述天线包括询问天线和具有传感器天线的传感器。在远场和过渡场中，天线信号传送效率与距离的平方成反比，实际系统在UHF频率下以10厘米至几米的天线间隔来工作。间隔下限由特定的频率和波长确定，间隔上限由允许的发射机功率和接收机噪声系数决定。通常，每个频率中只有一个传感器应在询问天线的允许距离内，以防止相互干扰。这种基于天线的资产监测系统的较大间隔要求阻止了它们用于监测稠密分布的资产。
本公开的实施例针对用于监测资产的系统(例如发电或配电系统的资产)，该系统显著减小了传感器之间的间隔要求，并且允许系统监测稠密聚集的资产组。图1是根据本公开的实施例的用于使用相应的传感器104和一个或多个监测电路106来监测发电或配电系统的一个或多个资产102的示例性系统100的简化图。系统100和资产102可以包含在壳体中，例如机柜或其他结构。
系统100可以包括一个或多个感测模块110，诸如图1中所示的传感器模块110A至110C。每个模块110包括：与资产中的一个资产相应的传感器104，以及用于在传感器104和监测电路106之间传递信号的通信电路112。每个模块110可以包括监测电路106，或者多个模块110可以利用相同的监测电路106，如图1所示。
传感器104均被配置为感测相应资产的参数，例如资产102的温度、资产的湿度或其他参数，并且可以采用任何合适的形式。在一些实施例中，传感器104是无源传感器，其由通过通信电路112从监测电路106接收的控制信号114供电，并且响应于指示感测到的资产102的参数的信号114而生成一个或多个传感器输出116。示例性传感器104包括压电声波传感器，例如无源表面声波(SAW)传感器、体声波传感器或音叉声波传感器，以及替代传感器，例如射频识别(RFID)传感器或其他合适的传感器。用这样的传感器来最佳实践本实用新型：所述传感器可以由从几千赫兹(例如，音叉)到几千兆赫兹(例如，SAW谐振器或延迟线传感器)的射频信号和RFID芯片来控制和测量。
控制信号114可以采取任何合适的形式。在一些实施例中，当传感器104是压电声波传感器时，控制信号114包括一系列射频(RF)脉冲，并且传感器输出116包括一系列RF回波。在一些实施例中，当传感器104是RFID传感器时，控制信号114包括RFID询问信号，并且传感器输出116包括后向散射的RFID响应。
一个或多个监测电路106可各自包括一个或多个处理器、控制电路、基于微处理器的发动机控制系统、一个或多个可编程硬件组件(例如现场可编程门阵列(FPGA))和/或包含计算机可读指令的存储器，(例如，利用一个或多个处理器)对指令的执行使系统100执行本文所述的一个或多个功能。可以利用任何合适的专利主题适用的计算机可读介质或存储器，包括例如硬盘、CD-ROM、光学存储设备或磁性存储设备。这种计算机可读介质或内存不包括瞬态波或信号。
监测电路106被配置为将信号114传送到传感器104并处理从传感器104接收的信号116，其指示资产的感测参数。监测电路106还可以处理信号116，将由传感器104感测的参数值传送到中央控制单元或其他计算设备，和/或执行另一动作。
在一些实施例中，监测电路106可以用于检测资产102的劣化或故障。例如，图1的示例性系统中所示的资产102可以表示通电导体，例如用于三相断路器的电缆夹。随着时间的流逝，电缆夹和高压导体之间的机械连接可能会劣化(例如，松动)，从而导致更高的电路阻抗。这可能会导致温度升高，从而引发火灾。可以通过例如使传感器104与电缆夹接触来使用传感器104检测电缆夹的温度。然后，可以使用监测电路106基于传感器104感测的温度来监测电缆夹的状况。当检测到的电缆夹中的一个的温度超过阈值温度时，该温度指示电缆夹的劣化水平，则监测电路106可以例如向管理员发送通知、发出警报或执行另一动作以指示需要检查电缆夹以进行修理或更换。监测电路106还可以记录和分析检测到的参数中的趋势，以检测资产102的更长期劣化。
图2是根据本公开的实施例的具有通信电路112的系统100的示例性传感器模块110的简化图，该通信电路112被配置为通过近场耦合在监测电路106和传感器104之间传递信号114和116。在一个实施例中，通信电路112包括询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122，所述询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122用于通过适当的近场耦合(例如，电容耦合或磁耦合)来传送信号114和116。因此，询问近场耦合结构120接收由监测电路106生成的询问信号114，通过合适的近场耦合(例如，电容性或磁性的)将信号114传送到传感器近场耦合结构122，并且该信号114从传感器近场耦合结构122传递到传感器104。传感器104可以使用信号114来生成指示感测参数值(例如，温度)的响应信号116。响应信号116被传递到传感器近场耦合结构122，传感器近场耦合结构122将信号116通过近场耦合传送到询问近场耦合结构120，并且监测电路106从询问近场耦合结构120接收信号116。
询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122之间的近场耦合的效率与方块化的结构120和122之间的距离成反比。结果，相对于传统基于天线的传感器系统(例如10cm)中所允许的距离，模块110可以以彼此更近的距离(例如20-100mm)放置，而没有干扰。这允许系统100利用相对密集分布的模块110和传感器104来监测稠密分布的资产102。例如，在433MHz下，近场耦合被认为扩展了～86mm(λ/8)，并且已经证明传感器(例如SAW传感器)的可靠电容耦合可达50mm。
在一些实施例中，每个传感器模块110包括模块主体124，通信电路112和传感器104附接到模块主体124，如图1和图2所示。如图1所示，模块主体124还可以支持监测电路106。在一些实施例中，单个模块主体124可以支持多个通信电路和传感器，如图1所示。可替代地，每个传感器模块110可以包括其自己的模块主体124，如图2中所示。
根据本公开的实施例，图3是示例性传感器模块110的简化的侧视截面图，图4和图5是包括三个传感器模块110的示例性系统100的等距俯视图和仰视图。在图3中，询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122分别被示为具有电极板或垫片126和128的电容耦合结构。可替代地，询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122可以采取磁耦合结构的形式(例如线圈)，如下面所更详细地讨论的。
在一些实施例中，模块主体124包括层130，询问近场耦合结构120(垫片126)位于该层的侧132上，并且传感器近场耦合结构122(垫片128)位于层130的与侧132相对的侧134上。在一些实施例中，模块主体124包括层136和138，层136和138将层130夹在中间，如图3所示。在一些实施例中，模块主体124的层130、136和/或138可以各自由电介质材料(例如，印刷电路板)形成。
模块主体124还可包括主体部分140，主体部分140支撑询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122。在一些实施例中，在从主体部分140延伸到资产102的臂144的远端142上支撑传感器104。臂144可以由主体部分140的多个层中的一个层形成，例如层138形成，如图3所示。在一些实施例中，臂144被配置为利用箭头146表示的弹力将传感器102朝向资产或相对资产102弯曲和偏向。在最典型的示例中，臂144是弯曲的，从而提供取向和弹力。
监测电路106和询问近场耦合结构120之间的连接可以采取任何合适的形式。在一示例中，系统100包括诸如在层136上的导电垫片150、在垫片150与监测电路106之间的电连接152(例如，导电迹线)以及延伸穿过层136并将垫片150与询问近场耦合结构120连接的通孔154，如图3和图4所示。
传感器104和传感器近场耦合结构122之间的连接可以采取任何合适的形式。在一个示例中，系统100包括诸如在层138上的导电垫片156、在垫片156和传感器104之间的电连接158(例如，导电迹线)以及延伸通过层138并将垫片156与传感器近场耦合结构122连接的通孔160，如图3和图5所示。在一些实施例中，通孔160通过主体部分140的内部中的电连接162(例如在层130或138上)与垫片156耦合，如图3所示。
尽管无源传感器104可以被定位为与通电资产102紧密靠近或接触，但是系统100的其他电路必须由模块主体124支撑，从而满足间隙要求、固体绝缘基本脉冲电平要求和爬电要求。间隙要求规定了从被监测的通电资产102到连接到监测电路106的导体之间的空气之间的最小距离。基本脉冲电平要求规定了每个模块110的电路不同电相的通电部分之间的最小间隙，以及模块主体124的厚度和组成。爬电要求设定了沿着模块主体124的表面在两个导电部分之间的最小距离。例如，为了在具有III类过电压的1000Vac下或在具有IV类过电压的600Vac下进行操作，典型的电力资产规定基本脉冲电平(BIL)为20kV，间隙为20mm。为了在5km的高度上操作，IEC 61010-1规定了24mm的空气间隙和19.2KV的固体绝缘BIL测试(用于增强绝缘)。
可以设置模块主体124的各层(例如层130、136和138)的厚度和组成，以满足固体绝缘BIL要求，以及设置沿着模块主体124的表面或者通过除了以下路径之外的其他路径的尺寸以满足间隙和爬电距离要求：从连接到或接近于资产102(例如，通电导体)的导体到连接到检测电路106的导体通过模块主体124。结果，系统100的集成传感器模块110将一个或多个近场耦合传感器104的安全和操作方面封装并集成到紧凑、易于部署的系统中。
虽然使用模块主体124的厚度来隔离近场耦合结构120和122是所期望的，但是本公开的实施例不限于使传感器104仅在模块主体124的一侧上并且监测电路106仅在模块主体124的另一侧上。在一些实施例中，传感器104位于模块主体124的一端，例如在臂144的远端142处(图3至图5)，并且传感器近场耦合结构122位于最小间隙和爬电距离(如图3所示由虚线164指示)之外。监测电路耦合结构120可以位于与侧134相对的侧132上，并且垫片150和监测电路106位于距传感器近场耦合结构122和资产102所要求的距离之外，如图3所示。
对于温度测量，期望使传感器104与通电资产102(例如，导体)接触以提供足够的测量精度。在一些应用中，将传感器104直接附接到模块主体124的臂144(图4和图5)以将传感器104相对于资产102定位在期望位置就足够了。但是，在其他应用程序中，这可能是不可能的。
本公开的一些实施例针对一种传感器支撑件，该传感器支撑件将传感器104附接到模块主体124并且将传感器104电耦合到传感器触点或垫片156(图3)，同时将传感器104相对于资产102定位在期望位置处，例如用传感器支撑件施加的弹力按压在资产102上。
根据本公开的实施例，图6是示例性传感器支撑件170的等距视图，图7是附接到模块主体124的示例性传感器支撑件170和传感器104的简化截面图，图8是附接到模块主体124的三个图6的传感器支撑件170的等距视图。
传感器支撑件170包括附接到模块主体124(例如，主体140或臂144)的近端172，以及支撑传感器104的远端174，如图7和图8所示。当传感器支撑件170附接到模块主体124上时，一个或多个电导体176在传感器104和传感器垫片156之间提供电连接，如图7所示。在一些实施例中，电导体176被收纳在传感器支撑件170的通道178内，通道178保护电导体176免受损坏。电导体176可以是柔性电路的部件，该柔性电路的部件被收纳在通道178内和/或粘附到传感器支撑件170。这样的柔性电路可以提供出色的信号完整性，同时减少可能会钩住异物并折断的散线的可能性。
传感器支撑件170可以使用任何合适的技术附接到模块主体124。在一些实施例中，传感器支撑件170包括一个或多个销钉180，所述一个或多个销钉180延伸通过模块主体124并将传感器支撑件固定到模块主体124。传感器支撑件的实施例包括支架182，支架182被配置为容纳模块主体124的一部分，并有助于将支撑件170牢固地附接到模块主体124，如图7所示。除了支撑传感器支撑件170到模块主体124的附接之外，销钉180和/或支架182还用于将传感器支撑件170的近端172处的电连接与传感器垫片156对准，并且确保传感器104和垫片156之间的正确电连接。
如上所述，可能希望将传感器104偏向为与资产102直接接触。在一些实施例中，传感器支撑件170包括臂或弹簧指186，该臂或弹簧指186使传感器104相对资产102弯曲并偏向，如图7所示。弹簧指186提供一定程度的顺应性，使得当系统100包括附接到模块主体124上的多个传感器104时，例如如图8所示，所有传感器104可被按压与其相应的资产102接触。
可用于形成弹簧指186的示例性材料包括弹簧钢、弹簧黄铜或青铜、镍钛诺(NiTi)形状记忆合金、铍铜等。这些材料允许通过冲压金属成型工艺来形成弹簧指186，并允许弹簧指186在较长的工作时间和升高的温温下保持合适的形状和弹簧常数。但是，导电材料的使用受到应用的高电压要求的限制。用于形成弹簧指186的更多示例性材料包括高温、高强度的结构塑料，例如聚苯硫醚、聚苯砜、聚醚酰亚胺、液晶树脂(LCP)等。这种塑料除了具有优异的高压绝缘性能外，还具有低热容和低导热率的优点。这减少了可能与金属一起发生的从传感器104传出的热传递。在另一个实施例中，可以通过例如使用足够厚的挠性电路聚酰亚胺基材，由柔性电路形成弹簧指186。
本公开的实施例还解决了不想要的辐射信号以及通过用作不良天线的耦合结构120和122交叉耦合到相邻传感器104的问题，从而允许对密集分布的无源传感器104(例如，具有20-100mm的气隙的传感器104)进行询问。如上所述，询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122可以采取电容板/垫片或线圈的形式。使用电容性垫片作为近场耦合结构120和122的一个问题是它们必须暴露在接地平面之外以进行耦合，这允许电容性垫片用作低效率的天线。因此，对于某些应用，询问近场耦合结构120和传感器近场耦合结构122可以优选使用线圈。
图9是根据本公开的实施例的用于询问近场耦合结构120的线圈190和传感器近场耦合结构122的线圈192的示例性配置的简化图。为了简化图示，未示出模块主体124和将线圈120B和122B连接到监测电路106或传感器104的电路。
在图9所示的布置中，示例性上下传感器近场耦合结构122A和122B位于询问近场耦合结构120的线圈190的相对侧。上传感器近场耦合结构122A的每个线圈192和下传感器近场耦合结构122B的每个线圈192可以表示传感器模块110的传感器近场耦合结构122。在一些实施例中，一个或多个线圈190可以表示传感器模块110的具有上传感器近场耦合结构122A的询问近场耦合结构120和传感器模块110的具有下传感器近场耦合结构122B的询问近场耦合结构120。然而，应理解，本公开的实施例包括其中不存在上传感器近场耦合结构122A或下传感器近场耦合结构122B的传感器模块布置。
线圈190和192可以是共面的或螺旋的，并且可以使用任何合适的技术来形成。线圈190和192中的每一个具有由箭头194表示的中心轴线，该中心轴线通常与线圈同心。另外，线圈190和192的中心轴194具有取向或极性，其由相应箭头194的方向指示。取向或极性指示由流过线圈的电流感应的磁通量的方向。
来自询问近场耦合结构120的线圈190的磁通量被配置为在传感器近场耦合结构122A和/或122B的相应的线圈192中感应电流，反之亦然，以提供针对在相应的传感器104和监测电路106之间的信号114和116(图1)的近场通信提供所期望的磁耦合。
在一些实施例中，询问近场耦合结构120的相邻线圈190的轴194具有交替的取向，如图9所示。结果，来自询问近场耦合结构120的相邻线圈190的磁通量在近场中彼此增强，但是在远场中彼此抵消。在一些实施例中，询问近场耦合结构120可以包括一个或多个以虚线示出的端部线圈190，以帮助场均匀性。
在一些实施例中，传感器近场耦合结构122A和/或122B的相邻线圈192的轴194具有交替的取向，如图9所示。结果，来自传感器近场耦合结构122的相邻线圈192的磁通量在近场中彼此增强，但是在远场中彼此抵消。传感器近场耦合结构122的线圈192的取向可以与询问近场耦合结构120的线圈190的取向相同(例如在下传感器近场耦合结构122B中所示)，或者与询问近场耦合结构120的线圈190的取向不同(例如由上传感器近场耦合结构122A的线圈192所示)。在一些实施例中，传感器近场耦合结构122的线圈192的取向可以与询问近场耦合结构120的线圈190的取向正交(例如，垂直)，如上传感器近场耦合结构122A中所示。
不同模块110的询问近场耦合结构120以及传感器近场耦合结构122A和/或122B的线圈190和192可以沿着模块主体124的轴196(图4和9)移位。在一些实施例中，询问近场耦合结构120的线圈190位于沿着轴196的位置处，所述位置在传感器近场耦合结构122的线圈192的位置之间，如由上传感器近场耦合结构122A的线圈192所示。可替代地，询问近场耦合结构120的线圈190和传感器近场耦合结构122的线圈192可以基本上沿着模块主体124的轴线定位在相同的位置，如由下传感器近场耦合结构122B的线圈192所示。近场耦合结构120和122的线圈190和192的这些布置中的每一个布置都支持近场中的线圈190和192之间的磁通量的增强。
本公开的另外的实施例涉及用于在监测电路106和询问近场耦合结构120的线圈190之间传递信号114和116(图1)的电路，下面根据本公开的实施例参考作为简化电路图的图10至图13来描述其示例。为了简化图示，未示出模块主体124、传感器近场耦合结构122以及其他部件。
在图10所示的示例性电路200中，信号114和116通过不平衡传送线202传送，该不平衡传送线202表示图3所示的电导体152中的一个。传送线202可以图案化在印刷电路板的层上，其形成模块主体124的层例如，层136(图3)。可以使用关于外部接地层或片204和206的不平衡信号源来产生来自监测电路106的信号114，该外部接地层或片204和206可以被提供在模块主体124的层上。询问近场耦合结构120的线圈190可以被图案化在模块主体124的单独的电路板层上，诸如层130(图3)。每个线圈190的端子210可以通过延伸穿过模块主体124的一个或多个层的通孔212与传送线连接，并且每个线圈190的另一端子214可以通过延伸穿过模块主体124的一个或多个层的通孔216与接地层连接。
图11示出了根据本公开的实施例的在监测电路106和询问近场耦合结构120之间耦合信号的电路220的另一示例。电路220包括形成导体152(图3)的平衡传送线222和224，并在监测电路106和询问近场耦合结构120的线圈190之间传递信号114和116。传送线222和224可以形成在模块主体124的可以由印刷电路板形成的层上，例如层136(图3)。询问近场耦合结构120的每个线圈190的端子226和228通过通孔230和232与传送线222和224连接，该询问近场耦合结构120可以形成在模块主体124的单独层中，例如层130(图3)。可选地，电路220可以包括外部接地层或片204和206。
图12示出了根据本公开的实施例的用于在监测电路106与询问近场耦合结构120之间传送信号114和116的另一示例性电路240。这里，询问近场耦合结构120的线圈190分别由平衡传送线246和248内的环路242和244形成。线圈190以及平衡传送线246和248可以形成在模块主体124的相同层中，例如，在印刷电路板的层中。可以通过以下方式来形成线圈190：在平衡线246和248中创建合适的周长的孔，使得围绕每个线圈190的半周长的相移是180度的倍数。相移由电迹线的路径长度确定，而磁耦合由封闭区域确定。使用电迹线的曲折或分形图案的实施例可以在期望的耦合区域内使相移最大化。电路240的这种图案非常适合于柔性印刷电路板构造。
图13示出了信号114或116，由与信号114或116相应的平衡线246和248的回路242和244中的箭头250表示。由于回路242和244的整个波长周长通常是不切实际的，因此该结构可以用电小回路(比波长小得多的波长)以降低的效率来操作，或形成回路242和244的迹线的路径可以在所示的标称半圆形轨迹中内外弯曲以在较小的区域内提供电长度的波长。
图14示出了根据本公开的实施例的由图13的回路242和244形成的询问近场耦合结构120的线圈190(与传感器近场耦合结构122的相应线圈192对准)的示例。在对传感器104(图1)进行询问期间，监测电路106生成电流信号114，该电流信号114流经由回路242和244形成的询问近场耦合结构120的线圈190，其产生磁通量，该磁通量感生通过相应的传感器近场耦合结构122的线圈192的询问电流。相应的传感器104通过耦合到相应线圈192的端子252和254的端子接收询问信号114。磁耦合询问信号114分别由相应的传感器104基于资产102的感测参数来修改。然后将获得的传感器电流信号116传递到传感器近场耦合结构122的相应线圈192，在相应线圈192处将传感器电流信号116磁耦合到询问近场耦合结构120的线圈190，并传送到监测电路106。监测电路106可以处理传感器信号116，将传感器信号116或由传感器信号116表示的参数值传送到另一计算设备，或者执行另一功能。
尽管已经参考优选实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不背离本公开的实施例的精神和范围。

Claims (24)

1.一种用于监测发电或配电系统中的资产的传感器模块，其特征在于，所述传感器模块包括：
模块主体；
传感器，由所述模块主体支撑，被布置为感测所述资产的参数，并被配置为产生与所述参数有关的传感器输出；
传感器近场耦合结构，与所述传感器连接并被支撑在所述模块主体的第一侧上；以及
询问近场耦合结构，被支撑在所述模块主体的第二侧上，其中，所述传感器输出从所述传感器近场耦合结构传送至所述询问近场耦合结构；
其中所述传感器模块被配置为在所述资产和监测电路之间提供电隔离，所述监测电路被配置为通过所述询问近场耦合结构接收所述传感器输出。
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，由从所述询问近场耦合结构向所述传感器近场耦合结构传送的控制信号来驱动从所述传感器近场耦合结构到所述询问近场耦合结构的传感器输出的传送。
3.根据权利要求2所述的传感器模块，其中，所述传感器包括热传感器，并且所述资产包括所述发电或配电系统的通电导体。
4.根据权利要求3所述的传感器模块，其中，所述传感器是从包括压电声波传感器和射频识别RFID传感器的组中选择的。
5.根据权利要求4所述的传感器模块，其中：
当所述传感器是压电声波传感器时，所述控制信号包括一系列射频RF脉冲并且所述传感器输出包括一系列射频回波；以及
当所述传感器是RFID传感器时，所述控制信号包括RFID询问信号并且所述传感器输出包括后向散射的RFID响应。
6.根据权利要求5所述的传感器模块，其中，所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构均包括电容耦合结构，并且所述传感器输出是通过所述传感器近场耦合结构与所述询问近场耦合结构之间的电容耦合来传送的。
7.根据权利要求5所述的传感器模块，其中，所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构均包括线圈，并且所述传感器输出是通过所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构的线圈之间的磁耦合来传送的。
8.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述模块主体包括：支撑所述传感器近场耦合结构的主体部分；以及臂，所述臂具有附接到所述主体部分的近端和从所述主体延伸的远端，其中在所述臂的远端支撑所述传感器。
9.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述传感器模块还包括传感器支撑件，所述传感器支撑件包括：
臂，具有附接到所述模块主体的近端和从模块主体移位的远端，其中在远端支撑所述传感器；以及
柔性电路，由所述臂支撑并将所述传感器连接到所述传感器近场耦合结构。
10.根据权利要求9所述的传感器模块，其中，所述臂被配置为提供将所述传感器按压在所述资产上的弹力。
11.根据权利要求1所述的传感器模块，其中：
所述模块主体包括层状体；以及
所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构分别位于所述层状体的内部并被所述层状体的层隔开。
12.根据权利要求11所述的传感器模块，其中：
所述传感器连接到所述层状体的第一外表面上的触点；
所述传感器近场耦合结构连接到在所述层状体的内部延伸的馈电线；
所述触点通过穿过所述层状体的第一通孔连接到所述馈电线；以及
所述询问近场耦合结构通过通孔连接到层状体的外表面上的导体。
13.根据权利要求11所述的传感器模块，其中：
所述传感器近场耦合结构与所述层状体的第一外表面之间的层状体的厚度提供了资产的危险电压与所述传感器近场耦合结构之间的额定绝缘；以及
所述询问近场耦合结构与所述层状体的第二外表面之间的层状体的厚度提供了危险电压与所述询问近场耦合结构之间的额定绝缘。
14.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述传感器模块包括监测电路，所述监测电路由所述模块主体支撑并且连接到所述询问近场耦合结构，并且所述监测电路被配置为使用所述传感器输出来监测所述资产。
15.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，
所述资产的数量为一个或多个；
所述传感器的数量为多个，每个传感器被布置为感测所述一个或多个资产的参数，并被配置为产生与所述参数有关的传感器输出；
所述传感器近场耦合结构的数量为多个，每个传感器近场耦合结构被配置为传送来自所述传感器中的一个传感器的传感器输出；并且
所述询问近场耦合结构的数量为多个，每个询问近场耦合结构被配置为接收来自所述多个传感器近场耦合结构中的一个传感器近场耦合结构的传感器输出；
其中所述传感器模块被配置为在所述一个或多个资产和监测电路之间提供电隔离。
16.根据权利要求15所述的传感器模块，其中，由从所述询问近场耦合结构向所述传感器近场耦合结构传送的控制信号来驱动从所述传感器近场耦合结构到所述询问近场耦合结构的传感器输出的传送。
17.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述传感器近场耦合结构处的每个控制信号具有不同的相位。
18.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构均包括电容耦合结构。
19.根据权利要求16所述的传感器模块，其中，所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构均包括线圈，并且来自每个传感器的传感器输出通过在所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构的相应线圈之间的磁耦合传送到相应的询问近场耦合结构。
20.根据权利要求19所述的传感器模块，其中，所述传感器近场耦合结构的线圈具有交替的取向，并且所述询问近场耦合结构的线圈具有交替的取向。
21.根据权利要求20所述的传感器模块，其中：
每个所述线圈具有中心轴；
所述传感器近场耦合结构的线圈的中心轴具有第一取向；
所述询问近场耦合结构的线圈的中心轴具有第二取向；并且
第一取向与第二取向不同。
22.根据权利要求21所述的传感器模块，其中，所述第一取向与所述第二取向正交。
23.根据权利要求22所述的传感器模块，其中：
所述传感器近场耦合结构和所述询问近场耦合结构的线圈沿体轴移位；以及
所述询问近场耦合结构的线圈位于沿着体轴的位置处，所述位置在所述传感器近场耦合结构的线圈沿着体轴的位置之间。
24.根据权利要求15所述的传感器模块，其中，所述传感器模块包括监测电路，所述监测电路由所述模块主体支撑并且连接到所述询问近场耦合结构中的每一个询问近场耦合结构，并且所述监测电路被配置为使用所述传感器输出来监测所述资产。
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