KR102567205B1 - 고전압 분리가능 커넥터를 위한 별개의 커패시터를 갖는 센서 - Google Patents

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Abstract

분리가능 커넥터를 위한 센서는 플러그 본체, 하나 이상의 고전압 커패시터, 하나 이상의 저전압 커패시터, 및 저전압 연결부를 포함한다. 플러그 본체는 절연 수지를 포함한다. 플러그 본체는 분리가능 커넥터 내에 배치된 고전압 도체를 둘러싸도록 분리가능 커넥터 내로 삽입될 수 있다. 하나 이상의 고전압 커패시터는 절연 수지에 의해 둘러싸이며, 플러그 본체가 삽입될 때 제1 단부 부분에서 분리가능 커넥터에 전기적으로 결합될 수 있다. 하나 이상의 저전압 커패시터는 하나 이상의 고전압 커패시터에 직렬로 전기적으로 결합되어 용량성 분압기를 형성한다. 저전압 연결부는 분리가능 커넥터에 존재하는 고전압 신호에 대응하는 저전압 신호를 제공한다. 신호 컨디셔닝 전자장치 또는 메모리가 또한 포함될 수 있다.

Description

고전압 분리가능 커넥터를 위한 별개의 커패시터를 갖는 센서
본 개시는 고전압용 센서에 관한 것이며, 특히 분리가능 커넥터에 존재하는 고전압 신호에 대응하는 저전압 신호를 제공할 수 있는, 플러그 본체의 적어도 일부를 형성하는 절연 수지 내에 적어도 부분적으로 매립된 별개의 커패시터들을 각각 갖는, 고전압 분리가능 커넥터를 위한 센서에 관한 것이다.
전력 분배가 재생가능 에너지의 출현, 분산 발전, 및 전기자동차의 채택을 통해 더 복잡해짐에 따라, 지능형 전기 분배 및 관련 전기 감지가 더 유용하고 심지어 필수적인 것으로 되고 있다. 유용한 감지는 전력 분배 네트워크 내의 다양한 위치에서의 전압, 전류, 및 전압과 전류 사이의 시간 관계를 포함할 수 있다.
많은 기존의 비교적 고전압 변압기 및 개폐기는, 특히 더 높은 전압 응용(예를 들어, 5 ㎸ 내지 69 ㎸, 또는 그 초과)에서, 케이블 액세서리를 위한 전용 공간을 갖는다. 이들 변압기 및 개폐기 중 다수는 전력 유틸리티 산업에서 데드-프론트(dead-front)로 지칭되는 종류이다. 데드-프론트는 전력 케이블과 변압기 또는 개폐기 사이의 연결부에 노출된 비교적 고전압 표면들이 없다는 것을 의미한다. 그러한 케이블 액세서리 연결부들은 때때로 엘보우(elbow), T-바디(body), 또는 분리가능 커넥터로 지칭된다.
많은 케이블 액세서리들이 케이블 액세서리의 차폐 및 절연된 도체 상에 존재하는 라인 전압의 스케일링된 분율을 제공하기 위한 테스트 포인트들을 구현한다. 이들 테스트 포인트의 과거 사용은 변압기 또는 개폐기에서의 라인 전압의 존재의 표시를 위한 것이다. 종종, 이들 테스트 포인트는 현대의 그리드 자동화 전력 품질 및 제어 응용에 요구되는 전압비 정확도를 제공하지 못한다.
일반적으로, 본 개시는 절연 플러그로서의 역할도 할 수 있는 고전압용 센서에 관한 것이다. 본 개시는 플러그 본체의 적어도 일부를 형성하는 절연 수지 내에 적어도 부분적으로 매립될 수 있는 별개의 커패시터들을 갖는 센서를 포함한다. 센서는 분리가능 커넥터에 존재하는 고전압 신호에 대응하는 저전압 신호를 제공할 수 있다. 몇몇 예에서, 본 개시는 고전압 분리가능 커넥터를 위한 센서에 관한 것이다.
본 개시의 다양한 태양은 분리가능 커넥터를 위한 센서에 관한 것이다. 센서는 플러그 본체, 하나 이상의 고전압 커패시터, 하나 이상의 저전압 커패시터, 및 저전압 연결부를 포함한다. 플러그 본체는 절연 수지를 갖고, 분리가능 커넥터 내에 배치된 고전압 도체를 둘러싸도록 분리가능 커넥터 내로 삽입되도록 구성된다. 하나 이상의 고전압 커패시터는 절연 수지에 의해 둘러싸이고, 플러그 본체가 삽입될 때 제1 단부 부분에서 분리가능 커넥터에 전기적으로 결합되도록 구성된다. 하나 이상의 저전압 커패시터는 하나 이상의 고전압 커패시터에 직렬로 전기적으로 결합되어 용량성 분압기를 형성한다. 저전압 연결부는 분리가능 커넥터에 존재하는 고전압 신호에 대응하는 저전압 신호를 제공하도록 구성된다.
전술한 일반적인 설명과 하기의 상세한 설명 둘 모두는 본 개시의 주제의 실시예를 제공하며, 청구된 바와 같이 본 개시의 주제의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하려고 하는 것임이 이해되어야 한다.
도 1은 분리가능 커넥터, 센서, 및 절연 캡을 포함하는 케이블 액세서리 시스템의 분해도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 도 1의 시스템과 함께 사용하기 위한 다양한 센서 구성의 개략적 예시이다.
도 3은 예시적인 센서의 사시도이다.
도 4는 플러그 본체를 갖지 않는 도 4의 예시적인 센서의 사시도이다.
도 5는 종축을 따라 예시적인 센서를 통해 연장되는 평면에서의 도 4의 예시적인 센서의 단면도이다.
도 6은 도 4의 예시적인 센서의 기판의 사시도이다.
도 7은 다른 예시적인 센서의 사시도이다.
도 8은 도 7의 예시적인 센서의 단면도이다.
도 9는 플러그 본체를 갖지 않는 도 7의 부분 조립된 예시적인 센서의 사시도이다.
도 10은 부분 조립된 플러그 본체를 갖는 도 7의 부분 조립된 예시적인 센서의 사시도이다.
도 11은 추가의 예시적인 센서의 단면도이다.
도 12는 선 12-12를 따른 도 11의 예시적인 센서의 절단 단부 사시도이다.
본 개시는 본 개시의 다양한 실시예의 하기 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려해 더 완전히 이해될 수 있다.
본 개시는, 각각이 별개의 커패시터들을 갖고, 플러그 본체의 적어도 일부를 형성하는 절연 수지 내에 적어도 부분적으로 매립된 분리가능 커넥터에 존재하는 고전압 신호에 대응하는 저전압 신호를 제공하는, 고전압 분리가능 커넥터를 위한 센서를 제공한다. 센서는 분리가능 커넥터를 위한 절연 플러그로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 고전압 커패시터가 절연 수지에 의해 둘러싸일 수 있다. 하나 이상의 저전압 커패시터가 절연 수지에 의해 둘러싸일 수 있다. 저전압 연결부가 하나 이상의 저전압 커패시터 양단의 전압에 대응할 수 있는 저전압 신호를 제공할 수 있다. 플러그 본체는 통합되거나 분리가능할 수 있으며, 분리가능한 것은 하나 이상의 컴포넌트가 센서의 다른 컴포넌트로부터 분리될 수 있게 할 수 있다. 센서는 하나 이상의 컴포넌트를 지지하기 위한 기판을 추가로 포함할 수 있다. 신호 컨디셔닝 전자장치가 저전압 신호에 매우 근접하게 배치되어 컨디셔닝된 저전압 신호를 제공할 수 있다.
본 명세서에 기술된 센서는 고전압 분리가능 커넥터의 편리하고 사용하기 쉬운 전압 감지 및 절연을 제공한다. 센서는 분리가능 커넥터 내로 삽입될 때 노출된 고전압 표면이 없는 절연 플러그로서의 역할을 할 수 있다. 전압 감지 능력은 더 높은 고조파 또는 주파수에서 기생 용량을 겪을 수 있는 저항 분압기를 사용하는 것에 비해 더 넓은 동작 온도 범위에 걸쳐 그리고 더 넓은 고조파 주파수 범위에 걸쳐 더 정확할 수 있다. 용량 분압기는 기저 또는 기본 주파수를 넘어선 측정을 용이하게 할 수 있고, 분압기를 통한 추가적인 누설 전류 없이 표준 고전압 DC 커미셔닝 테스트의 사용을 용이하게 할 수 있다. 센서는 그러한 정확도를 요구하는 스마트 그리드 응용에서 이용될 수 있다. 센서를 위한 분리가능 플러그 본체를 이용하는 것은 몇몇 컴포넌트가 서비스 정지 또는 다른 중단 없이 유지보수되거나 교체될 수 있게 할 수 있다. 매우 근접한 곳에서의 신호 컨디셔닝은 신호가 예를 들어 외부 케이블을 통한 송신을 통해 추가적인 잡음을 픽업하기 전에 컨디셔닝된 전압 신호의 신호 대 잡음비를 개선할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "고전압"은 고전압 임계치 이상의 전압을 의미한다. 고전압 임계치는 설명되는 특정 시스템에 적용되는 표준, 사법권적 요건, 또는 최종 사용자 요건에 기초할 수 있다. 예를 들어, 고전압은 임의의 그리고 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함되는, 2.5 ㎸ 내지 35 ㎸ 정격의 전력 분배 시스템을 위한 분리가능 절연 커넥터 시스템에 대한 전기전자기술자협회(IEEE) 표준 386 (2016)과 같은, 표준에 정의된 전압 정격쯤에서 동작하는 것을 지칭할 수 있다(위상 대 위상 제곱 평균 제곱근 또는 rms로서 분류됨). 응용에 따라, 고전압 임계치는 약 2.5 ㎸, 약 3 ㎸, 약 5 ㎸, 약 15 ㎸, 약 25 ㎸, 약 28 ㎸, 약 35 ㎸, 약 69 ㎸, 또는 그 초과와 동일하거나 그보다 클 수 있다(위상 대 위상 rms로서 분류됨).
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "저전압"은 고전압보다 작은 전압을 의미한다. 저전압은 저전압 임계치 또는 그 아래로 정의될 수 있다. 저전압 임계치와 고전압 임계치는 동일한 임계치 또는 상이한 임계치일 수 있다. 저전압은 고전압의 분율, 또는 1 미만의 비(ratio)일 수 있다. 저전압은 임계 분율, 또는 비(예를 들어, 약 1:100 이하)에 의해 정의될 수 있다. 본 명세서의 개시에서 달리 언급되지 않는 한, 저전압은 위상 대 접지 rms를 사용하여 기술된다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "분리가능 커넥터"는 동작 인터페이스에서 연결부와 맞물리거나 연결부를 분리함으로써 손쉽게 확립되거나 파괴될 수 있는 고전압 시스템을 위한 연결부 또는 인터페이스를 의미한다. 분리가능 커넥터는 완전히 절연 및 차폐될 수 있으며, 전력 케이블을 종단처리 및 절연하거나, 다른 전기 컴포넌트를 절연하거나, 절연된 전력 케이블을 전기 장치, 다른 전력 케이블, 또는 둘 모두에 연결하는 데 사용될 수 있다. 분리가능 커넥터는 변압기 또는 개폐기에 연결될 수 있다. 몇몇 분리가능 커넥터들은 전력 유틸리티 산업에서 전력 케이블과 변압기 또는 개폐기 사이의 커넥터에서 노출된 고전압 표면을 갖지 않음을 지칭하는 데드 프론트 변압기 및 개폐기에 사용될 수 있다. 분리가능 커넥터의 비제한적인 예는 엘보우 분리가능 절연 커넥터 및 T자 분리가능 절연 커넥터(예를 들어, T-바디)를 포함한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "전압 정격"은 커넥터가 그것에서 동작하도록 설계되는 최대 전압을 의미한다. 전압 정격은 단상 시스템에 대해 최고 위상 대 접지 전압 rms로서 측정될 수 있거나, 3상 시스템에 대해 최고 위상 대 접지 및 위상 대 위상 전압 rms로서 측정될 수 있다. 그러나, 임의의 적합한 유형의 전압 정격이 최대 동작 전압을 기술하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서의 개시에서 달리 언급되지 않는 한, 전압 정격은 위상 대 접지 rms를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "연결부"는 컴포넌트들을 함께 전기적으로 또는 기계적으로 결합하는 데 사용되는 인터페이스, 커넥터, 또는 다른 구조를 의미한다. 예를 들어, 연결부는 플러그 또는 소켓, 와이어, 케이블, 기판 상의 도체, 땜납 조각, 전도성 비아, 또는 다른 유사한 전기적 또는 기계적 결합을 포함할 수 있다.
용어 "결합된" 또는 "연결된"은 요소들이 서로 직접적으로(서로 직접 접촉하여) 또는 간접적으로(2개의 요소 사이에 하나 이상의 요소를 갖고 2개의 요소를 부착함) 부착되는 것을 지칭한다.
도 1은 센서(102), 분리가능 커넥터(104), 및 절연 캡(106)을 포함하는 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100) 및 그의 컴포넌트들은 분리가능 절연 커넥터 시스템에 대한 적용가능한 표준, 사법권적 요건, 또는 최종 사용자 요건을 충족시키거나 달리 그와 합치하도록 크기설정 및 형상화될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 분리가능 커넥터를 위한 절연 플러그에 대한 IEEE 표준 386 (2016)을 충족시키도록 설계될 수 있다. 구체적으로, 센서(102)는 600 A 절연 플러그로서 사용되도록 설계될 수 있다. 다른 예로서, 시스템(100)은 호환성을 위해 상이한 크기 및 형상을 채용할 수 있는, 유럽에서 대중적인, 유사한 국제전기표준회의(IEC) 표준을 충족시키도록 설계될 수 있다.
예시된 바와 같이, 센서(102)는 절연 플러그의 형상일 수 있다. 센서(102)는 분리가능 커넥터(104)의 리셉터클(108) 내로 삽입될 수 있고, 공동(cavity) 내에 배치된 고전압 도체 또는 고전압 전도성 표면을 둘러싸거나 달리 덮을 수 있다. 분리가능 커넥터(104)는 1개, 2개, 또는 그 초과의 리셉터클(108)을 포함할 수 있다(예를 들어, T-바디에서).
센서(102)는 종래의 절연 플러그와 동일한 방식으로 삽입될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서(102)는 쇼울더(shoulder) 및 테이퍼를 포함할 수 있고, 리셉터클(108)은 상호보완적인 특징부들을 갖는다. 분리가능 커넥터(104)의 고전압 커넥터는 나사산 형성된 로드(threaded rod)일 수 있고, 센서(102)는 상호보완적인 나사산을 갖는 고전압 연결부를 포함할 수 있다. 센서(102)는 센서(102)를 분리가능 커넥터(104)에 고정하기 위해 나사산 형성된 고전압 도체 상에 나사결합될 수 있다.
삽입되고 선택적으로 고정된 후에, 센서(102)는 그렇지 않으면 노출될 리셉터클(108) 내의 모든 또는 적어도 일부의 고전압 표면을 덮을 수 있다. 센서(102)의 연장 부분(110)은 분리가능 커넥터(104)의 리셉터클(108) 밖으로 연장될 수 있다. 연장 부분(110)은 (본 명세서에서 더 상세히 설명되는) 육각형 형상의 돌출부와 같은 토크 특징부를 포함할 수 있다. 절연 캡(106)은 연장 부분(110)을 덮도록 센서(102) 위에 배치될 수 있다. 절연 캡(106)은 분리가능 커넥터(104)에 마찰식으로 고정될 수 있다. 절연 캡(106)은 분리가능 커넥터(104)의 적어도 일부 위에서 활주할 수 있고, 센서(102)를 노출시키기 위해 떼어내질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서(102)의 연장 부분(110)은 절연 재료로 형성된 외측 표면을 가질 수 있으며, 절연 캡(106)은 필요하지 않을 수 있다.
센서(102)는 전압 센서일 수 있다. 센서(102)는 분리가능 커넥터(104)에 존재하는 고전압 신호에 대응하는 저전압 신호를 제공할 수 있다. 저전압 신호는 전압 채널로서 기술될 수 있다. 센서(102)는 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 커패시터는 적어도 하나의 저전압 커패시터 및 적어도 하나의 고전압 커패시터를 포함한다. 커패시터는 저전압 신호를 제공하도록 분압기로서 배열될 수 있다. 예를 들어, 저전압 신호는 분할된 전압 신호에 대응할 수 있다.
센서(102)는 딥(dip), 새그(sag), 스웰(swell) 및 다른 이벤트와 같은, 연결된 변압기, 개폐기, 또는 더 큰 연결된 그리드에서의 열화 또는 다른 문제를 진단하기 위한 다양한 스마트 그리드 응용에서의 사용을 가능하게 하는 고전압 신호를 나타내는 저전압 신호의 정확도를 제공할 수 있다. 더 높은 정확도 센서는 더 작은 이벤트의 검출을 용이하게 할 수 있거나, 이벤트의 더 정밀한 진단을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, VOLT VAR 제어에 대해, 예를 들어 변압기 내의 부하시 탭 전환기가 전환될 때, 시스템에서의 전환을 검출하기 위해 소정의 정확도(예를 들어, 0.7%)가 요구될 수 있다. 정확도는 오차 값 이하인 것으로 정의될 수 있다. 오차 값의 비제한적인 예는 약 1%, 약 0.7%, 약 0.5%, 약 0.3%, 약 0.2%, 약 0.1% 또는 그 미만을 포함한다.
센서(102)가 그에 걸쳐 정확한 온도 범위는 동작 온도 범위로서 기술될 수 있다. 동작 온도 범위에서, 정확도는 그 범위 내의 모든 온도에 대해 오차 값 이하일 수 있다. 동작 온도 범위는 표준, 사법권적 요건, 또는 최종 사용자 요건을 충족시키도록 설계될 수 있다. 동작 온도 범위의 비제한적인 예는 약 -40℃, 약 -30℃, 약 -20℃, 약 -5℃, 또는 그보다 높은 하한을 포함한다. 동작 온도 범위의 비제한적인 예는 약 105℃, 약 85℃, 약 65℃, 약 40℃, 또는 그보다 낮은 상한을 포함한다. 동작 온도 범위의 비제한적인 예는 약 -5℃ 내지 약 40℃, 약 -20℃ 내지 약 65℃, 약 -30℃ 내지 약 85℃, 약 -40℃ 내지 약 65℃, 및 약 -40℃ 내지 약 105℃인 것을 포함한다.
센서(102)는 시스템(100)과 같은 고전압 시스템에서 동작하도록 전압 정격을 가질 수 있거나 등급이 매겨질 수 있다. 센서(102)는 전압 센서, 절연 플러그, 또는 둘 모두로서 동작할 수 있다. 전압 정격은 표준, 사법권적 요건, 또는 최종 사용자 요건을 충족시키도록 설계될 수 있다. 3상 시스템에서 센서(102)의 전압 정격의 비제한적인 예는 약 2.5 ㎸, 약 3 ㎸, 약 5 ㎸, 약 15 ㎸, 약 25 ㎸, 약 28 ㎸, 약 35 ㎸, 또는 약 69 ㎸를 포함한다(위상 대 위상 rms로서 분류됨). 몇몇 실시예에서, 전압 정격은 적어도 5 ㎸이다.
센서(102)가 그에 걸쳐 정확한 주파수 범위는 동작 주파수 범위로서 기술될 수 있다. 주파수 응답은 동작 주파수 범위에 걸쳐 평탄하거나 실질적으로 평탄 - 이는 최소 변동에 대응할 수 있음 - 할 수 있다. 평탄도의 비제한적인 예는 플러스 또는 마이너스(+/-) 약 3 dB, 약 1 dB, 약 0.5 dB, 및 약 0.1 dB를 포함할 수 있다. 주파수 응답은 표준, 사법권적 요건, 또는 최종 사용자 요건을 충족시키도록 설계될 수 있다. 동작 주파수 범위는 분리가능 커넥터(104)에 존재하는 고전압 신호의 기저 주파수의 약 제50 고조파까지, 또는 심지어 최대 제63 고조파까지 확장될 수 있다. 동작 주파수 범위의 비제한적인 예는 약 60 ㎐(또는 약 50 ㎐)의 기저 주파수, 약 3 ㎑(또는 약 2.5 ㎑)의 제50 고조파, 약 3.8 ㎑(또는 약 3.2 ㎑)의 제63 고조파, 및 그보다 높은 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 주파수 응답은 또한 동작 온도 범위 전부 또는 실질적으로 전부에 걸쳐 안정된 상태로 유지될 수 있다. 소정의 원격 단말 유닛(RTU) 또는 지능형 전자 디바이스(IED)가 이들 고차 고조파 중 하나 이상을 이용할 수 있다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 전압 센서(102)와 같은, 본 개시의 전압 센서에 대한 다양한 구성(200, 220, 240)을 도시한다. 각각의 구성(200, 220, 240)은 고전압 연결부(202), 하나 이상의 고전압 커패시터(204), 하나 이상의 저전압 커패시터(206), 및 선택적인 전자장치(208)를 포함한다. 이들 컴포넌트 중 하나 이상은 플러그 본체(210, 222, 242) 또는 그의 부분들에 의해 둘러싸일 수 있다. 플러그 본체(210, 222, 242)에 의해 둘러싸인 부분들은 플러그 본체의 일부로 간주될 수 있다. 플러그 본체(210, 222, 242)는 절연 수지 또는 다른 절연 중합체와 같은 절연 재료로 형성되거나 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 커패시터(204, 206)는 플러그 본체(210, 222, 242)와는 상이한 용량성 재료로 형성된다.
고전압 연결부(202)는 분리가능 커넥터(104)와 같은 분리가능 커넥터의 전전압(full voltage)을 견디도록 요구될 수 있다. 하나 이상의 고전압 커패시터(204) 및 플러그 본체(210, 222, 242)는 분리가능 커넥터의 전압을 적어도 부분적으로 견디도록 요구될 수 있다.
컴포넌트들 사이에서 토크를 전달하기에 적합한 기계적 특성 및 고 유전 강도를 가진 임의의 적합한 수지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 지환족 에폭시가 절연 수지로서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 플러그 본체의 일부가 폴리카르보네이트, 아세탈 열가소성 물질, 또는 페놀 복합재와 같은 상이한 중합체로 형성될 수 있다.
고전압 연결부(202)는 분리가능 커넥터(104)와 같은 분리가능 커넥터로부터 고전압 신호 VH를 수신할 수 있다. 특히, 고전압 연결부(202)는 분리가능 커넥터 내에 배치된 고전압 도체에 결합될 수 있다. 특히, 고전압 연결부(202)는 분리가능 커넥터의 고전압 도체를 둘러쌀 수 있다. 고전압 연결부(202)는 임의의 적합한 전도성 재료로 형성될 수 있다. 고전압 연결부(202)는 분리가능 커넥터 내에 배치된 고전압 도체와 동일한 재료로 형성될 수 있으며, 이는 열-기계 호환성을 촉진할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고전압 연결부(202)는 임의의 적합한 전도성 재료를 포함한다. 고전압 연결부(202)를 위한 재료의 비제한적인 예는 알루미늄 및 구리를 포함한다. 알루미늄이 600 암페어 시스템에서 이용될 수 있다. 구리가 900 암페어 시스템에서 이용될 수 있다.
하나 이상의 고전압 커패시터(204)는 고전압 연결부(202) 및 하나 이상의 저전압 커패시터(206)에 동작가능하게 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 일부의 고전압 커패시터(204)들이 직렬로, 병렬로, 또는 둘 모두로 전기적으로 결합된다. 하나 이상의 저전압 커패시터(206)는 (예를 들어, 용량, 전압 정격, 크기, 실장 스타일, 또는 형상이) 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 더 높은 고전압 커패시터(204)들이 더 높은 센서 전압 정격들을 위해 직렬로 결합될 수 있다. 플러그 본체(210, 222, 242)의 적어도 일부가 분리가능 커넥터 내로 삽입될 때, 하나 이상의 고전압 커패시터(204)는 고전압 연결부(202)를 통해 분리가능 커넥터에 전기적으로 결합될 수 있다. 고전압 커패시터(204)들 각각은 저전압 커패시터(206)들 각각보다 더 높은 전압 정격을 가질 수 있다. 고전압 커패시터(204)에 대한 전압 정격의 비제한적인 예는 적어도 약 2.5 ㎸, 약 3 ㎸, 약 5 ㎸, 약 10 ㎸, 약 15 ㎸, 약 20 ㎸, 약 25 ㎸, 또는 약 30 ㎸의 정격을 포함한다.
고전압 커패시터(204)들 각각은 용량을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 용량은 약 10 pF 내지 약 100 pF의 범위에서 선택될 수 있다. 용량의 비제한적인 예는 약 10 pF, 약 30 pF, 약 50 pF, 약 70 pF, 및 약 90 pF를 포함한다.
고전압 커패시터(204)들 각각은 임피던스를 갖는다. 기저 주파수(예를 들어, 50/60 ㎐)에서의 임피던스의 크기는 약 100 MΩ과 같은 큰 임피던스 값과 동일할 수 있다.
고전압 커패시터(204)들 각각은 세라믹 커패시터일 수 있다. 세라믹 커패시터는 동작 온도 범위에 걸쳐 정확도 및 안정성을 제공할 수 있다. 세라믹 커패시터의 유형의 비제한적인 예는 C0H, C0G, 및 NP0과 같은 클래스 1 유전체를 포함한다.
고전압 커패시터(204)들 각각은 플러그 본체(210, 222, 242)의 절연 수지에 의해 둘러싸일 수 있다.
하나 이상의 저전압 커패시터(206)는 하나 이상의 고전압 커패시터(204) 및 선택적인 전자장치(208)에 동작가능하게 결합될 수 있다. 하나 이상의 저전압 커패시터(206)는 하나 이상의 고전압 커패시터(204)에 직렬로 전기적으로 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 일부의 저전압 커패시터(206)들이 직렬로, 병렬로, 또는 둘 모두로 전기적으로 결합된다. 하나 이상의 저전압 커패시터(206)는 (예를 들어, 용량, 전압 정격, 크기, 실장 스타일, 또는 형상이) 동일하거나 상이할 수 있다. 하나 이상의 저전압 커패시터(206)는 하나 이상의 고전압 커패시터(204)에 직렬로 전기적으로 결합될 수 있다. 저전압 신호 VL이 하나 이상의 저전압 커패시터(206)와 하나 이상의 고전압 커패시터(204) 사이에 제공될 수 있다. 하나 이상의 저전압 커패시터(206)의 반대편 단부에 제공된 접지 VG가 시스템 접지에 결합될 수 있다.
저전압 커패시터(206)들 각각은 용량을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 용량은 약 0.1 μF 내지 약 1 μF의 범위에서 선택될 수 있다. 용량의 비제한적인 예는 약 0.1 μF, 약 0.3 μF, 약 0.5 μF, 약 0.7 μF, 및 약 0.9 μF를 포함한다. 용량 값은 약 100:1, 약 1,000:1, 약 10,000:1, 또는 약 100,000:1의 고전압 커패시터(204) 대 저전압 커패시터(206)의 용량비를 제공하도록 선택될 수 있다.
저전압 커패시터(206)들 각각은 임피던스를 갖는다. 기저 주파수(예를 들어, 50/60 ㎐)에서의 임피던스의 크기는 약 10 kΩ과 같은 낮은 임피던스와 동일할 수 있다.
저전압 커패시터(206)들 각각은 세라믹 커패시터일 수 있다. 세라믹 커패시터는 동작 온도 범위에 걸쳐 정확도 및 안정성을 제공할 수 있다. 저전압 커패시터(206)들 각각은 표면 실장 커패시터일 수 있다. 저전압 커패시터(206)들 각각의 크기는 고전압 커패시터(204)들 각각의 크기보다 작을 수 있다.
저전압 커패시터(206)들 각각은 플러그 본체(210)의 절연 수지 또는 플러그 본체(222, 242)의 일부(224, 246)에 의해 둘러싸일 수 있다.
커패시터(204, 206)는 고전압 신호 VH를 분할하여 저전압 신호 VL을 제공할 수 있다. 저전압 신호 VL은 고전압 신호 VH의 분율일 수 있다. 저전압 대 고전압 비(VL 대 VH)의 비제한적인 예는 약 1:100, 약 1:1,000, 약 1:10,000, 또는 약 1:100,000일 수 있다. 저전압 신호 VL은 약 0.5 V, 약 1 V, 약 10 V, 약 42 V, 약 100 V, 또는 약 300 V 이하의 최대 전압을 가질 수 있다.
전자장치(208)는 하나 이상의 저전압 커패시터(206)에 동작가능하게 결합될 수 있다. 전자장치(208)는 저전압 신호 VL을 수신할 수 있다. 전자장치(208)는 저전압 연결부에 컨디셔닝된 전압 신호 VC를 제공할 수 있다. 전자장치(208)는 접지 VG에 결합될 수 있다.
전자장치(208)는 고전압 신호 VH 및 저전압 신호 VL에 매우 근접하게 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자장치(208)는 커패시터(204, 206)와 동일한 플러그 본체(210)에 통합된다. 몇몇 실시예에서, 전자장치(208)는 하나 이상의 저전압 커패시터(206)에 분리가능하게 연결된다. 몇몇 실시예에서, 전자장치(208)는 하나 이상의 고전압 커패시터(204)에 분리가능하게 연결된 하나 이상의 저전압 커패시터(206)와 동일한 부분(예를 들어, 플러그 본체(242)의 부분(246))에 통합된다.
신호 컨디셔닝이 전자장치(208)에 포함될 수 있다. 신호 컨디셔닝의 비제한적인 예는 전압 증폭, 전압 필터링, 전압 라인 구동 또는 버퍼링, 전류 증폭, 전류 적분, 전류 필터링, 및 전류 라인 구동 또는 버퍼링을 포함한다. 컨디셔닝된 신호는 외부 케이블을 통해 RTU 또는 다른 장비로 송신되는 것이 가능할 수 있다.
메모리가 전자장치(208)에 포함될 수 있다. 메모리는 단일 컴포넌트 상에 배치될 수 있거나, 둘 이상의 별개의 컴포넌트들 상에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 메모리의 일부가 플러그 본체(210, 222, 242)의 상이한 부분들 상에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 메모리는 신호 컨디셔닝 전자장치로부터 떨어져(예를 들어, 플러그 본체의 외부에) 배치될 수 있다.
메모리는 저전압 연결부에 동작가능하게 결합되고, 고유 제품 식별자, 제조 데이터, 분압기에 대한 교정비, 및 신호 컨디셔닝 전자장치에 대한 이득 값과 같은 데이터를 저장할 수 있다.
고유 제품 식별자는 일련 번호와 같은 특정 센서에 대응할 수 있다.
교정비는 특정 센서에 대한 전압비 및 전류비를 포함할 수 있다. 센서는 최종 사용자에게 도착하기 전에 미리 교정되거나 현장에서 교정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 교정비는 컴포넌트들이 노화되거나 소정의 분리가능 컴포넌트들이 교체되거나 달리 변경될 때 업데이트될 수 있다.
센서를 사용하는 장비는 고유 제품 식별자 및 교정비를 검색하는 것이 가능할 수 있다. 저장된 교정은 연결된 장비에 의한 저장된 비 값의 적용을 자동화하기 위해 연결된 장비에 의해 자동으로 판독될 수 있다. 그러한 값들의 수동 입력과 비교해, 자동화된 적용은 시간을 절약할 수 있고, 부정확한 또는 잘못된 데이터 입력을 회피할 수 있고, 다른 오차의 가능성을 감소시킬 수 있다.
메모리 내의 소정 위치들은 설치시 최종 사용자에 의한 설치 데이터의 저장을 위해 빈 채로 있을 수 있다. 예를 들어, 위치, 연결된 장비, 설치자 이름, 및 전압 위상(전형적으로 A, B, 또는 C)이 설치시에 프로그래밍될 수 있다. 이것은 나중에 자동으로 판독될 수 있는 "구축된 그대로의" 레코드를 센서 내에 남길 수 있다.
메모리는, 예를 들어 저전압 커넥터를 통해, 연결된 디바이스들 사이의 관계 및 특성을 결정하기 위해 질의될 수 있는 수개의 센서 또는 전자장치를 갖는 버스 상에 나타날 수 있다.
컨트롤러가 전자장치(208)에 포함될 수 있다. 컨트롤러는 메모리에 대한 액세스를 관리하거나 메모리를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤러는 센서와 연결된 장비 사이의 통신을 용이하게 한다.
컨트롤러는 중앙 처리 장치(CPU), 컴퓨터, 로직 어레이, 또는 센서에 들어오거나 그로부터 나오는 데이터를 지향시킬 수 있는 다른 디바이스와 같은 프로세서를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤러는 메모리, 처리, 및 통신 하드웨어를 갖는 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 컨트롤러의 기능은 하드웨어에 의해 그리고/또는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상의 컴퓨터 명령어들로서 수행될 수 있다.
플러그 본체(210, 222, 242)는 통합형 본체로서 또는 분리가능 본체로서 배열될 수 있다. 구성(200)과 같은 몇몇 실시예에서, 플러그 본체(210)는 통합형 본체이다. 플러그 본체(210)는 고전압 연결부(202), 하나 이상의 고전압 커패시터(204), 하나 이상의 저전압 커패시터(206), 및 전자장치(208)를 둘러싼다.
구성(220)과 같은 몇몇 실시예에서, 플러그 본체(222)는 제1 부분(224) 및 제1 부분에 연결가능하고 그로부터 분리가능한 제2 부분(226)을 포함한다. 제1 부분(224)은 고전압 연결부(202), 하나 이상의 고전압 커패시터(204), 및 하나 이상의 저전압 커패시터(206)를 둘러싼다. 제2 부분(226)은 전자장치(208)를 둘러싼다. 전자장치(208)는 서비스 정지 없이 센서가 분리가능 커넥터 내로 삽입되는 동안 교체되거나 달리 변경될 수 있다.
구성(240)과 같은 몇몇 실시예에서, 플러그 본체(242)는 제1 부분(244) 및 제1 부분에 연결가능하고 그로부터 분리가능한 제2 부분(246)을 포함한다. 제1 부분(244)은 고전압 연결부(202) 및 하나 이상의 고전압 커패시터(204)를 둘러싼다. 제2 부분(246)은 하나 이상의 저전압 커패시터(206) 및 전자장치(208)를 둘러싼다. 전자장치(208), 하나 이상의 저전압 커패시터(206), 또는 둘 모두는 서비스 정지 없이 센서가 분리가능 커넥터 내로 삽입되는 동안 교체되거나 달리 변경될 수 있다.
분리가능 플러그 본체(222, 242)는 제1 부분(224, 244)을 고전압 단부 부분으로서, 그리고 제2 부분(226, 246)을 저전압 단부 부분으로서 한정할 수 있다. 저전압 단부 부분이 분리가능 부분으로 간주될 수 있다. 고전압 단부 부분이 분리가능 부분으로 간주될 수 있다. 저전압 단부 부분 또는 고전압 단부 부분 중 어느 하나가 센서 조립체 단부 부분으로 간주될 수 있다.
분리가능 플러그 본체(222, 242)의 상이한 부분(224, 226, 244, 246)이 동일한 또는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 분리가능 플러그 본체(222, 242)의 하나 또는 둘 모두의 부분(224, 226, 244, 246)이 절연 수지, 폴리카르보네이트, 아세탈 열가소성 물질, 또는 페놀 복합재와 같은 절연 재료로 형성될 수 있다.
전자장치(208) 및 하나 이상의 저전압 커패시터(206)와 같은 컴포넌트는 다른 컴포넌트, 예컨대 하나 이상의 고전압 커패시터(204), 고전압 연결부(202), 및 플러그 본체(210, 222, 242)보다 더 자주 유지보수되거나, 교체되거나, 달리 변경될 필요가 있을 수 있다.
도 3, 도 4, 도 5, 및 도 6은 예시적인 센서(300)의 상이한 도면들을 보여준다. 도 3은 예시적인 센서(300)의 사시도를 보여준다. 도 4는 플러그 본체(310)를 갖지 않는 예시적인 센서(300)의 사시도를 보여준다. 도 5는 예시적인 센서(300)의 단면도를 보여준다. 도 6은 예시적인 센서(300)의 몇몇 다른 컴포넌트들을 지지하는 기판(338)의 사시도를 보여준다.
도 3 내지 도 6에 도시된 부품들 및 컴포넌트들 중 많은 것이 본 명세서에 설명된 다른 도면들에 도시되고 그와 관련하여 설명된 것들과 동일하거나 유사하다. 도 3 내지 도 6에 도시된 - 그러나 그와 관련하여 상세히 구체적으로 논의되지 않음 - 유사한 도면 부호의 요소에 대해, 본 명세서에 설명된 다른 도면에 관한 논의를 참조한다.
예시된 바와 같이, 예시적인 센서(300)는 플러그 본체(310), 외부 장비에 저전압 신호 VL을 제공하는 케이블을 포함하는 저전압 연결부(330), 접지 VG에 연결된 접지 연결부(332), 및 육각형 형상의 돌출부를 포함하는 토크 특징부(334)를 포함한다. 플러그 본체(310)는 통합형 플러그 본체이다. 토크 특징부(334)는 플러그 본체(310)와는 별도로 형성되며, 플러그 본체와는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 하나의 대안적인 실시예에서, 토크 특징부(334)는 전도성 또는 반전도성(semiconductive) 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 토크 특징부(334)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 접지 연결부(332)는 하나 이상의 저전압 커패시터(306)에 전기적으로 결합된다.
플러그 본체(310)는 고전압 단부 부분(311)으로부터 저전압 단부 부분(313)까지 연장될 수 있다. 저전압 연결부(330)의 케이블은 저전압 단부 부분(313)으로부터 연장될 수 있다. 케이블은 차폐 연선 케이블(shielded twisted pair cable)일 수 있다. 예시된 바와 같이, 플러그 본체(310)는 고전압 연결부(340), 하나 이상의 로드(344), 하나 이상의 고전압 커패시터(304), 및 저전압 커패시터(306)를 갖는 기판(338)을 둘러쌀 수 있다.
선택적인 토크 특징부(336)(개략적으로 도시됨)가 플러그 본체(310) 내에 형성된 하나 이상의 리세스(recess)를 포함할 수 있는데, 그것은 절연 수지 내에 있을 수 있다. 하나 이상의 리세스는 예시적인 센서(300) 및 육각형 토크 특징부(334)의 중심을 통해 연장되는 종축(350) 옆쪽에 또는 그로부터 방사상으로 배치될 수 있다. 하나 이상의 리세스는 분리가능 도체 내의 나사산 형성된 고전압 도체 상으로 예시적인 센서(300)를 비틀도록 조작될 수 있는 렌치(wrench)(예를 들어, 스패너 렌치(spanner wrench))의 일부를 수용하도록 크기설정되고 형상화될 수 있다.
플러그 본체(310)는 저전압 단부 부분(313)으로부터 고전압 단부 부분(311)으로 토크를 전달하여 센서를 분리가능 커넥터에 고정할 수 있다. 특히, 플러그 본체(310)는 토크 특징부(334, 336)와 고전압 연결부(340) 사이에서 토크를 전달할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 플러그 본체(310)(예를 들어, 절연 수지)는 토크 특징부(334) 및 고전압 연결부(340)에 접합되거나 달리 결합된다. 토크 특징부(334) 또는 고전압 연결부(340)의 외부 표면은 플러그 본체(310)의 재료가 그것에 접합될 수 있는, 널링(knurling)에 의해 형성될 수 있는, 텍스처화된 표면(textured surface)을 가질 수 있다.
도시된 바와 같이, 고전압 연결부(340)는 분리가능 커넥터의 고전압 도체를 수용하고 덮기 위한 공동(342)을 포함한다. 고전압 연결부(340)는 공동(342)을 한정하는 내측 표면 상에 나사산 형성되고, 예시적인 센서(300)가 분리가능 커넥터 내로 삽입될 때 나사산 결합에 의해 고전압 도체에 결합될 수 있다.
하나 이상의 저전압 커패시터(306) 및 임의의 선택적인 전자장치를 지지하기 위해 기판(338)이 포함될 수 있다. 도시된 바와 같이, 2개의 저전압 커패시터(306)가 기판(338) 상에 배치되며, 상이한 크기를 갖는다. 예시된 바와 같이, 저전압 연결부(330), 접지 연결부(332), 및 토크 특징부(334)가 또한 기판(338)에 결합된다. 기판(338)은 인쇄 회로 보드(printed circuit board)일 수 있다. 기판(338)은 다른 컴포넌트들에 대한 기계적 연결, 전기적 연결, 또는 둘 모두를 용이하게 하기 위해, 트레이스 또는 와이어와 같은, 도체를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 기판(338)의 도체들은 저전압 커패시터(306)들을 병렬로 연결한다. 기판(338)은 하나 이상의 로드(344), 접지 연결부(332), 또는 둘 모두에 대한 기계적 결합을 용이하게 하기 위한 관통 구멍을 포함할 수 있다.
예시적인 센서(300)는 하나 이상의 별개의 커패시터(304, 306)를 포함하도록 기계적으로 조립될 수 있다. 하나 이상의 로드(344)가 예시적인 센서(300)의 다른 컴포넌트들을 기계적으로 그리고 전기적으로 결합하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 임의의 적합한 기계적 및 전기적 결합 메커니즘 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 로드(344)는 나사산 형성되고, 상호보완적인 나사산을 갖는 다른 컴포넌트들에 결합된다. 몇몇 실시예에서, 로드(344)는 컴포넌트들 각각에 압입(press fit)된다. 적어도 일부의 컴포넌트들은 플러그 본체(310)가 컴포넌트들 중 적어도 일부 주위에 형성되기 전에 로드(344)에 의해 결합될 수 있다. 예를 들어, 고전압 연결부(340), 하나 이상의 고전압 커패시터(304), 기판(338), 및 토크 특징부(334)는 종축(350)을 따라 각각의 인접 컴포넌트 사이에 배치된 하나의 로드(344)에 의해 결합될 수 있다. 로드(344)는 예시적인 센서(300)에 축방향 및 측방향 강성을 제공한다. 플러그 본체(310)(예를 들어, 절연 수지)는 컴포넌트들을 함께 추가로 기계적으로 결합하기 위해 그러한 컴포넌트들 주위에 형성될 수 있다. 플러그 본체(310)는 동일한 방식으로 강성을 촉진하고, 또한 회전 강성을 부가하여 토크가 센서를 통해 전달될 수 있게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 로드(344)는 중합체 나사산 로킹 화합물(전도성 또는 비전도성), 나사산을 로킹하기 위한 기계적 특징부, 또는 나일론 나사산 로킹 삽입물로 고정될 수 있으며(빠지는 것이 방지될 수 있으며), 이는 센서를 통한 토크 전달을 용이하게 할 수 있다.
도 7, 도 8, 도 9, 및 도 10은 예시적인 센서(400)의 상이한 도면들을 보여준다. 도 7은 최종적으로 조립된 바와 같은 예시적인 센서(400)의 사시도를 보여준다. 도 8은 예시적인 센서(400)의 단면도를 보여준다. 도 9는 플러그 본체(410)를 갖지 않는 부분 조립된 예시적인 센서(400)의 사시도를 보여준다. 도 10은 부분 조립된 플러그 본체(410)를 갖는 부분 조립된 예시적인 센서(400)의 사시도를 보여준다.
도 7 내지 도 10에 도시된 부품들 및 컴포넌트들 중 많은 것이 본 명세서에 설명된 다른 도면들에 도시되고 그와 관련하여 설명된 것들과 동일하거나 유사하다. 도 7 내지 도 10에 도시된 - 그러나 그와 관련하여 상세히 구체적으로 논의되지 않음 - 유사한 도면 부호의 요소에 대해, 본 명세서에 설명된 다른 도면에 관한 논의를 참조한다.
예시된 바와 같이, 예시적인 센서(400)는 플러그 본체(410), 저전압 신호 VL을 외부 장비에 제공하는 케이블을 포함하는 저전압 연결부(430), 신호를 수신하는 케이블을 포함하는 다른 저전압 연결부(431), 접지 신호 VG에 연결된 접지 연결부(432), 및 육각형 형상의 돌출부를 포함하는 토크 특징부(434)를 포함한다. 플러그 본체(410)는 통합형 플러그 본체이다. 토크 특징부(434)는 플러그 본체(410) 내로 일체로 형성되며, 플러그 본체와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 예시적인 센서(400)는 플러그 본체 내의 하나 이상의 리세스(여기에 도시되지 않음)를 포함하는 토크 특징부를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 토크 특징부(434)는 전도성 또는 반전도성 재료로부터 형성될 수 있거나, 절연 수지 또는 유사한 재료 내에 전도성 또는 반전도성 재료를 포함할 수 있다.
플러그 본체(410)는 고전압 단부 부분(411)으로부터 저전압 단부 부분(413)까지 연장될 수 있다. 저전압 연결부(430, 431)의 케이블은 저전압 단부 부분(413)으로부터 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 케이블은 예시적인 센서(300)의 케이블과 유사할 수 있지만, 예를 들어 소켓에 의해 종단처리될 수 있다. 예시된 바와 같이, 플러그 본체(410)는 고전압 연결부(440), 하나 이상의 로드(444), 하나 이상의 고전압 커패시터(404), 저전압 커패시터를 갖는 제1 기판(438), 및 전자장치(예를 들어, 신호 컨디셔닝 전자장치)를 갖는 제2 기판(439)을 둘러쌀 수 있다.
중간 접지 연결부(433)가 제1 기판(438)을 제2 기판(439)에 기계적으로 그리고 전기적으로 결합할 수 있다. 접지 연결부(432)는 중간 접지 연결부(433)에 전기적으로 결합될 수 있다.
저전압 연결부(430, 431)는 동일한 유형의 케이블을 포함할 수 있다. 저전압 연결부(431)는 장비에 연결되고, 예를 들어 로고우스키 코일(Rogowski coil)로부터 신호를 수신할 수 있다. 로고우스키 코일로부터의 신호는 분리가능 커넥터에 존재하는 전류 신호에 대응할 수 있고, 전류 채널로서 기술될 수 있다. 신호는 저전압 연결부(430)를 통과하기 전에 정제될 수 있다. 센서(102)는 전류 신호에 대응하는 신호를 컨디셔닝하고, 전압 및 전류 채널들을 RTU에의 연결을 위한 단일 다중 도체 케이블로 결합할 수 있다. 메모리가 또한 저전압 연결부(430)를 통해 액세스될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 플러그 본체(410)는 다수의 수지 포어(pour)로 형성될 수 있다. 제1 포어가 고전압 연결부(440), 하나 이상의 고전압 커패시터(404), 및 제1 기판(438)을 봉지할 수 있다(도 10). 제2 포어가 제2 기판(439)을 봉지하여 최종적으로 조립된 예시적인 센서(400)를 형성할 수 있다(도 7).
도 11 및 도 12는 예시적인 센서(500)의 상이한 도면들을 보여준다. 도 11은 예시적인 센서(500)의 단면도를 보여준다. 도 12는 예시적인 센서(500)의 절단 단부 사시도를 보여준다.
도 11 및 도 12에 도시된 부품들 및 컴포넌트들 중 많은 것이 본 명세서에 설명된 다른 도면들에 도시되고 그와 관련하여 설명된 것들과 동일하거나 유사하다. 도 11 및 도 12에 도시된 - 그러나 그와 관련하여 상세히 구체적으로 논의되지 않음 - 유사한 도면 부호의 요소에 대해, 본 명세서에 설명된 다른 도면에 관한 논의를 참조한다.
예시된 바와 같이, 예시적인 센서(500)는 플러그 본체(510), 하나 이상의 고전압 커패시터(504), 저전압 신호 VL을 외부 장비에 제공하는 저전압 연결부(530), 접지 VG에 연결된 접지 연결부(432), 육각형 형상의 돌출부를 포함하는 토크 특징부(534), 고전압 연결부(540), 및 센서의 다른 컴포넌트들에 결합된 하나 이상의 로드(544)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 하나 초과의 고전압 커패시터(504)가 직렬로 연결된다. 플러그 본체(410)는 분리가능한 플러그 본체이다. 토크 특징부(434)는 플러그 본체의 수지와는 별도로 형성되며, 전도성일 수 있다.
플러그 본체(510)는 고전압 단부 부분(511)으로부터, 고전압 단부 부분에 연결가능하고 그로부터 분리가능할 수 있는 저전압 단부 부분(513)까지 연장될 수 있다. 저전압 단부 부분(513)은 절연 캡(106)의 형태와 유사하게, 고전압 단부 부분(511)에 분리가능하게 연결된 절연 캡일 수 있다. 토크 특징부(534)는 고전압 단부 부분(511)의 일 단부에 배치될 수 있다. 중간 커넥터(541)는 토크 특징부(534)에 대한 전기적 연결, 기계적 연결, 또는 둘 모두를 형성할 수 있다. 중간 커넥터(541)는 포고 핀(pogo pin)과 같은 스프링 접촉부일 수 있고, 기판(538)에 결합하기 위한 절연 지지부를 포함할 수 있다. 저전압 단부 부분(513)은 기판(538) 및 저전압 연결부(530)를 지지할 수 있다. 기판(538)은 중간 커넥터(541)를 지지할 수 있다. 기판(538)은 저전압 연결부(430) 또는 다른 연결부를 통해 컨디셔닝된 전압 신호 VC를 제공하는 신호 컨디셔닝 전자장치와 같은 전자장치를 지지할 수 있다.
본 명세서에 기술된 예시적인 센서 구성은 차폐 종단부(shielded termination), 구체적으로 기본적인 절연 플러그 또는 데드-엔드 플러그를 포함한, 다수의 상이한 분리가능 커넥터 제품에 이용될 수 있다. 또한, 센서 및 그러한 센서를 포함하는 제품이 전기 그리드 네트워크와 같은 네트워크에 이용될 수 있다.
이와 같이, 고전압 분리가능 커넥터를 위한 별개의 커패시터를 갖는 센서의 실시예가 개시된다. 당업자는 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예 및 대안적인 실시예의 다양한 개조 및 변경이 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 구성될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범위 내에서, 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 기술된 것과는 다르게 실시될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예들은 다양한 방식으로 서로 조합될 수 있다.
본 명세서에서 인용된 모든 참고 문헌 및 공보는, 그것들이 본 개시와 직접적으로 모순될 수 있는 경우를 제외하고는, 명백히 본 명세서에서 전체적으로 본 개시에 참고로 포함된다.
본 명세서에서 사용된 모든 과학 및 기술 용어는 달리 명시되지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에서 제공된 정의는 본 명세서에서 빈번하게 사용된 소정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 개시의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 특징부 크기, 양, 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 상기의 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함)와 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다. 본 명세서에서, 숫자와 관련한 용어 "최대" 또는 "이하"(예를 들어, 최대 50)는 그 숫자(예를 들어, 50)를 포함하고, 숫자와 관련한 용어 "이상"(예를 들어, 5 이상)은 그 숫자(예를 들어, 5)를 포함한다.
"단부"와 같은 배향과 관련된 용어는 컴포넌트들의 상대적 위치를 기술하는 데 사용되며, 고려되는 실시예의 배향을 제한하고자 하는 것은 아니다.
"일 실시예", "실시예", "소정 실시예" 또는 "몇몇 실시예" 등에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 기재된 특정 특징, 구성, 조성, 또는 특성이 본 개시의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 그러한 어구의 출현은 반드시 본 개시의 동일한 실시예를 지칭하고 있는 것은 아니다. 더욱이, 특정 특징, 구성, 조성 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는, 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로, 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 그의 의미에 있어서 "및/또는"을 포함하는 것으로 사용된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "갖는다", "갖는", "포함하다", "포함하는", "포괄하다", "포괄하는" 등은 그의 개방형 의미로 사용되며, 일반적으로 "포함하지만 이로 제한되지 않는"을 의미한다. "~로 본질적으로 이루어진", "~로 이루어진" 등은 "포함하는" 등에 포괄된다는 것이 이해될 것이다.
용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부 또는 열거된 요소들 중 임의의 둘 이상의 조합을 의미한다(예를 들어, 합금의 주조 및/또는 처리는 합금의 주조, 처리, 또는 주조 및 처리 둘 모두를 의미함).
목록에 뒤따르는 어구 "~ 중 적어도 하나", "~중 적어도 하나를 포함한다", 및 "~ 중 하나 이상"은 목록 내의 항목들 중 임의의 하나 및 목록 내의 둘 이상의 항목의 임의의 조합을 지칭한다.

Claims (22)

  1. 분리가능 커넥터를 위한 센서로서,
    절연 수지를 포함하는 플러그 본체 - 상기 플러그 본체는 상기 분리가능 커넥터 내에 배치된 고전압 도체를 둘러싸도록 상기 분리가능 커넥터 내로 삽입되도록 구성됨 -;
    상기 절연 수지에 의해 둘러싸이고, 상기 플러그 본체가 삽입될 때 제1 단부 부분에서 상기 분리가능 커넥터에 전기적으로 결합되도록 구성된 하나 이상의 고전압 커패시터;
    용량성 분압기를 형성하도록 상기 하나 이상의 고전압 커패시터에 직렬로 전기적으로 결합된 하나 이상의 저전압 커패시터; 및
    상기 분리가능 커넥터에 존재하는 고전압 신호에 대응하는 저전압 신호를 제공하도록 구성된 저전압 연결부
    를 포함하는, 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리가능 커넥터 내에 배치된 상기 고전압 도체에 결합되고 상기 분리가능 커넥터로부터 상기 고전압 신호를 수신하도록 구성된 고전압 연결부를 포함하는, 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절연 수지는 상기 센서를 상기 분리가능 커넥터에 고정하도록 상기 플러그 본체의 저전압 제1 단부 부분으로부터 상기 플러그 본체의 고전압 제2 단부 부분으로 토크를 전달하도록 구성되는, 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플러그 본체는,
    돌출 특징부, 및
    상기 절연 수지 내의 하나 이상의 리세스(recess)
    중 적어도 하나를 포함하는 토크 특징부를 추가로 포함하는, 센서.
  5. 제1항에 있어서, 나사산 형성된 로드(threaded rod)가 상기 고전압 커패시터들 중 적어도 하나를,
    상기 하나 이상의 저전압 커패시터, 및
    상기 하나 이상의 고전압 커패시터 중 다른 것
    중 적어도 하나와 기계적으로 그리고 전기적으로 결합하는, 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 저전압 커패시터에 전기적으로 결합된 접지 연결부를 추가로 포함하는, 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 저전압 연결부는 센서 조립체 단부 부분으로부터 연장되는 케이블을 포함하는, 센서.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 저전압 커패시터를 지지하는 기판을 추가로 포함하는, 센서.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 저전압 커패시터 중 적어도 하나는 상기 절연 수지에 의해 둘러싸이는, 센서.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 저전압 커패시터에 전기적으로 결합되도록 구성된 신호 컨디셔닝 전자장치들을 추가로 포함하고,
    상기 신호 컨디셔닝 전자장치들은 상기 하나 이상의 저전압 커패시터에 분리가능하게 또는 일체로 연결되는, 센서.
  11. 제10항에 있어서, 상기 플러그 본체는 신호 컨디셔닝 전자장치들을 포함하는 제1 부분 및 적어도 상기 저전압 커패시터들을 포함하는, 상기 제1 부분에 분리가능하게 연결된 제2 부분을 포함하는, 상기 플러그 본체로부터 분리가능한 저전압 단부 부분을 포함하는, 센서.
  12. 제1항에 있어서, 상기 플러그 본체는 상기 하나 이상의 저전압 커패시터를 포함하는 제1 부분 및 상기 하나 이상의 고전압 커패시터를 포함하는, 상기 제1 부분에 분리가능하게 연결된 제2 부분을 포함하는, 상기 플러그 본체로부터 분리가능한 저전압 단부 부분을 포함하는, 센서.
  13. 제1항에 있어서, 상기 분리가능 커넥터에 존재하는 전류 신호에 대응하는 신호를 수신하도록 구성된 다른 저전압 연결부를 추가로 포함하는, 센서.
  14. 제1항에 있어서, 고유 제품 식별자, 제조 데이터, 교정비, 신호 컨디셔닝에 대한 이득 값, 및 설치 데이터 중 적어도 하나를 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함하는, 센서.
  15. 제1항에 있어서, 상기 저전압 신호는 -5℃ 내지 40℃의 동작 온도 범위에 걸쳐 1% 이하의 오차를 갖는 상기 고전압 신호를 나타내는, 센서.
  16. 제1항에 있어서, 상기 저전압 신호는 1:100 내지 1:100,000의 비(ratio)로 상기 고전압 신호에 대응하는, 센서.
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