TW202228166A - 無線式電流偵測裝置及系統 - Google Patents

Abstract

本揭露係一種無線式電流偵測裝置及系統，本系統配合中繼器和伺服器一起使用，無線式電流偵測裝置感應導線而產生感應電流訊號；電流偵測訊號處理單元接收感應電流訊號產生電流偵測訊號；充電儲能單元接收感應電流訊號產生一電能給予中控單元供電運作；中控單元的無線通訊模組，其藉天線單元形成雙向訊號傳輸，本發明的裝置使用於用電設備上而感應通電的導線進行量測時，即獲得自身運作的電源，中控單元接收電流偵測訊號後， 藉中繼器回傳電力開關設備的設備電源訊號至中控單元，進而計算出功率值回傳於伺服器，除了獲取正確且同步的電功率，提升量測精準度，也可對本發明的裝置進行校正。

Description

無線式電流偵測裝置及系統

本發明涉及一種無線式電流偵測裝置及系統，特別是涉及一種具有功率相位角偵測功能的無線式電流偵測裝置及系統。

現有市售的比流器(Current Transformer，簡稱CT)，或稱電流感測器，其磁感應線圈的部分必須以有線方式接入電流感測器上，使用上較有空間上的限制，而且，目前電流感測器都是必須額外連接電源才能使用，現場沒有電源可以提供時，在偵測電流的準備工作上就會遇到困難。此外，以無線感應量測的電流感測器在測量使用三相功率的用電設備時，其交流電的功率量測就必須以三組電流感測器分別量出電流值後，配合事後以電壓一起計算(電壓的取得可能是用其它設備手動量測用電設備取得或是用電設備顯示的電壓資料)，才能量測出三相電功率，測量使用上不僅準備過程耗時，量測得出電功率的結果也耗時，且時常有量測不同步、不準確、不即時的問題。

有鑑於此，根據本發明的一實施例，提出了一種無線式電流偵測裝置，適用於一用電設備的一通電的導線上，所述無線式電流偵測裝置包括：一電流磁感應單元，係感應所述導線產生一感應電流訊號；一電流偵測訊號處理單元，係電連接所述電流磁感應單元，所述電流偵測訊號處理單元接收所述感應電流訊號以產生電流偵測訊號；一充電儲能單元，係電連接所述電流磁感應單元，所述充電儲能單元接收所述感應電流訊號以提供一電能；一中控單元，接收所述充電儲能單元提供的所述電能，以進行運作，且所述中控單元電連接所述電流偵測訊號處理單元，所述中控單元予以接收所述電流偵測訊號，所述中控單元具有一無線通訊模組；以及 一天線單元，係電連接所述無線通訊模組，所述天線單元形成雙向訊號傳輸。

特別地，所述電流偵測訊號處理單元包括一放大器、一類比轉數位轉換器和一數位訊號處理器，所述類比轉數位轉換器分別電連接所述放大器與所述數位訊號處理器。

其中，所述中控單元為微控制器(MCU)或處理器(CPU)。所述導線為一設備負載導線。

根據本發明的又一實施例，提出了一種無線式電流偵測系統，具有無線式電流偵測裝置，所述無線式電流偵測系統包括：一中繼器，係與所述天線單元通訊連接，所述中繼器接收所述天線單元傳輸的訊號，所述中繼器連接一電力開關設備，所述中繼器接收所述電力開關設備的一設備電源訊號，所述設備電源訊號經由所述中繼器與所述天線單元其及所述無線通訊模組通訊連接，而將所述設備電源訊號傳輸至所述無線式電流偵測裝置的所述中控單元；其中，藉由所述中控單元將所述設備電源訊號與所述電流偵測訊號計算產生一功率訊號，將所述功率訊號經由所述無線通訊模組及其所述天線單元傳輸於所述中繼器，再由所述中繼器傳輸於一伺服器作資料處理。

特別地，所述設備電源訊號為電壓與相位訊號，所述電流偵測訊號為電流與相位訊號。

特別地，所述電流磁感應單元係感應所述用電設備的一負載導線的電流。

特別地，所述導線為多條導線，所述用電設備為多個用電設備，讓每個所述無線式電流偵測裝置計算產生的所述功率訊號，進行同步傳輸。

特別地，所述中控單元包括一定時模組，藉所述定時模組的定時計時，定時傳輸所述功率訊號，或藉所述定時模組的定時計時，使得所述電流磁感應單元係定時感應所述導線產生所述感應電流訊號，或所述中繼器定時將所述設備電源訊號經由所述中繼器與所述天線單元及其所述無線通訊模組通訊連接，而將所述設備電源訊號傳輸至所述無線式電流偵測裝置的所述中控單元。

其中，所述中繼器為無線存取裝置 (Access Point)。

因此本發明不僅可用勾錶的形式直接外掛於通電的導線上量測電流，而且本發明不需要額外再連接電源線，就可自身以感應電流的方式獲取電源而進行工作。本發明可定時偵測(負載的)電流並得知相位，配合中繼器定時所回傳電力開關設備的電壓及相位訊號一起作計算，傳輸至中繼器及其伺服器得知電功率的結果，本發明只要單一組使用就能獲取(單相)電功率，不需要再多接設其它的電流偵測器，在計算得知電功率的過程也不需要繁瑣的人工計算，藉自動化偵測讓電功率的得知變的更及時與便利。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

以下是透過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“無線式電流偵測裝置及系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

爲了更清楚的說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域通常知識及普通技能技術人員來說，在不付出過多努力的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

其中，請參閱圖1及圖2， 圖1為呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統的方塊圖，圖2為呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統所使用的無線式電流偵測裝置的細部方塊圖。

圖1、圖2所示，分別提供一種無線式電流偵測系統，具有無線式電流偵測裝置11，所述無線式電流偵測系統例如包括但不限於：一無線式電流偵測裝置11、一中繼器13以及一伺服器14。

其無線式電流偵測裝置11例如包括但不限於：一電流磁感應單元110、一電流偵測訊號處理單元112、一充電儲能單元111、一中控單元113和一天線單元114。所述電流磁感應單元110可感應產生感應電流，所述電流磁感應單元110的原理本領域人士應可理解，由線圈或導體的磁感應達成，甚至不排除以線圈、導體、電感器或電容器予以組成，在此不予贅述。所述電流偵測訊號處理單元112電連接所述電流磁感應單元110。

較佳的，所述電流偵測訊號處理單元112包括一放大器1121、一類比轉數位轉換器(ADC)1122和一數位訊號處理器(DSP)1123，所述類比轉數位轉換器1122分別電連接所述放大器1121與所述數位訊號處理器1123，其中所述放大器1121可接收所述感應電流訊號經訊號放大，再經所述類比轉數位轉換器1122轉換訊號的類型，最後再由所述數位訊號處理器1123作訊號處理而生成一電流偵測訊號。其中所述放大器1121可為可程式增益放大器（PGA），但不以此限制。

所述充電儲能單元111電連接所述電流磁感應單元110，所述充電儲能單元111接收所述感應電流訊號以產生提供一電能，其中所述充電儲能單元111可包括充電電路及其電容，電容可為超級電容，藉以儲電後生成所述供電用的電能，但不以此為限。

所述中控單元113可為微控制器(MCU)或處理器(CPU)，亦不以此為限制，接收所述電流偵測訊號與所述充電儲能單元提供的所述電能，以所述電能供所述中控單元113運作，所述中控單元113電連接所述電流偵測訊號處理單元112。

請繼續配合參閱圖3，圖3為呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統使用單組無線式電流偵測裝置的模擬示意圖，當無線式電流偵測裝置11外掛使用於一用電設備21的一通電的導線100上時，所述電流磁感應單元110感應產生一感應電流訊號，此感應電流訊號可為持續性感測或單次的訊號，當所述中控單元113藉所述充電儲能單元提供的所述電能而運作時，中控單元113控制所述電流偵測訊號處理單元112，進而使所述電流偵測訊號處理單元112接收所述感應電流訊號進行訊號處理或轉換而形成所述電流偵測訊號，所述中控單元113予以接收所述電流偵測訊號，予以儲存電流及相位資訊，所述中控單元113包括一無線通訊模組1131，當所述中控單元113為微控制器(MCU)或處理器(CPU)時，所述無線通訊模組1131不排除是可整合或是原先整合於微控制器(MCU)或處理器(CPU)內，但不以此為限制。

所述天線單元114電連接所述無線通訊模組1131，藉以使所述天線單元114形成雙向訊號傳輸，其中所述天線單元114可包括天線匹配器(圖未示)調整阻抗匹配及其輸出功率。

因此本發明外掛使用於所述導線100上感應檢測電流時不需要額外再連接電源線，而由無線式電流偵測裝置11外掛於通電的導線100上作電流檢測時，就可自身以感應電流的方式獲取電源而進行電流檢測的工作，解決了普遍的電流偵測器必須連接電源線的問題。

當無線式電流偵測裝置11感應導線100的電流並獲得電流資料後，進而可使所述中繼器13與所述天線單元114通訊連接，所述中繼器13可接收所述天線單元114傳輸的訊號，由圖3可知，其中本發明無線式電流偵測系統運作時，所述中繼器13連接一電力開關設備12，所述電力開關設備12提供所述用電設備21運作時的用電，而接有所述導線100。

其中所述中繼器13與所述電力開關設備12之間的連接為有線或無線連接。所述中繼器13接收所述電力開關設備12的一設備電源訊號，所述設備電源訊號為交流電源，所述設備電源訊號經由所述中繼器13與所述天線單元114及其所述無線通訊模組1131通訊連接，而將所述設備電源訊號傳輸至所述無線式電流偵測裝置11的所述中控單元113。

較佳的，藉由所述中控單元113將所述設備電源訊號與所述電流偵測訊號計算產生一功率訊號，其中所述設備電源訊號為電壓與相位訊號，所述電流偵測訊號為電流與相位訊號，兩者的運算就可直接算出功率值(包含電壓、電流及相位資訊)。進而，將所述功率訊號經由所述無線通訊模組1131及其所述天線單元114傳輸於所述中繼器13，再由所述中繼器13傳輸於所述伺服器14作資料處理。

由圖3可知，本實施例中是可藉單一組無線式電流偵測裝置11構成的無線式電流偵測系統，就能進行所述導線100(尤其是有三相電源線)的電流偵測並計算出功率值。其中，所述電流磁感應單元110更可感應所述用電設備21的一負載導線的電流，但不以此為限，只要是用電設備21上的所有線路均可進行偵測，例如是用電設備21電源端的電流，而不是僅是負載端的電流。

較佳的，進一步配合如圖4，圖4為呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統使用多組無線式電流偵測裝置的模擬示意圖。當所述用電設備21為多個用電設備21時，連接所述導線100為多條導線100，讓每個所述無線式電流偵測裝置11都可計算產生個別的所述單相功率訊號(例如整體是三相功率訊號)，進行同步傳輸至所述伺服器14，其傳輸的原理由前述可知，於此不再贅述。因此，將得出功率值的結果同步傳輸到所述伺服器14，就能快速得知多個所述用電設備21的使用情況，不會有檢測不同步或資料不正確的問題。

尤其本發明的一特點，其中所述中控單元113包括一定時模組1132，當所述中控單元113為微控制器(MCU)或處理器(CPU)時，所述定時模組1132不排除是可整合或是原先整合於微控制器(MCU)或處理器(CPU)內，且不以此為限制。當藉所述中控單元113設定定時模組1132的定時計時，可定時傳輸所述功率訊號，使得所述電流偵測訊號經由與所述中繼器13所回傳的設備電源訊號一起計算後，將所述功率訊號經由所述無線通訊模組1131及所述天線單元114與所述中繼器13通訊連接後，將所述功率訊號定時回傳於所述中繼器13，然後進而傳輸於所述伺服器14，達成自動化的偵測。

其中本發明偵測電流時，藉所述中控單元113設定所述定時模組1132，使得所述電流磁感應單元110定時感應所述導線100產生所述感應電流訊號，並形成所述電流偵測訊號，最終回傳於所述中控單元113，同樣可達成自動化偵測。

〔實施例的可能技術效果〕

綜上可知，因此本發明不僅可用勾錶的形式直接外掛使用於導線100上量測電流，量測電流時，本發明不需要額外再連接電源線，就可自身以感應電流的方式獲取電源而進行本發明無線式電流偵測裝置的運作。本發明可定時偵測(負載的)電流並得知相位，配合中繼器13定時所回傳電力開關設備12的電壓及相位訊號一起作計算，計算後，傳輸至中繼器13及其伺服器14得知電功率的相關結果，本發明只要單一組使用就能獲取(單相)電功率，不需要再多接設其它的電流偵測器，在計算得知電功率的過程也不需要繁瑣的人工計算，可排除人工計算，藉自動化偵測讓電功率的得知變的更及時與便利。此外，當為多台用電設備21時，本發明也可以藉由無線式電流偵測裝置以多台、多組使用的形式定時的偵測與回傳電流及相位訊息以及藉中繼器13定時回傳電力開關設備12的設備電源訊號並一起經計算，而將計算出的電功率相關結果同步回傳於伺服器14，以獲取正確且同步的電功率相關訊息。甚至藉由這些正確同步的資訊，以對後續使用的無線式電流偵測裝置11作校正，提升量測電功率的精準度。

最後需要說明的是，於前述說明中，儘管已將本發明技術的概念以多個示例性實施例具體地示出與闡述，然而在此項技術之領域中具有通常知識者將理解，在不背離由以下申請專利範圍所界定的本發明技術的概念之範圍的條件下，可對其作出形式及細節上的各種變化。

11:無線式電流偵測裝置 110:電流磁感應單元 111:充電儲能單元 112:電流偵測訊號處理單元 1121:放大器 1122:類比轉數位轉換器 1123:數位訊號處理器 113:中控單元 1131:無線通訊模組 1132:定時模組 114:天線單元 12:電力開關設備 13:中繼器 14:伺服器 21:用電設備 100:導線

爲了更清楚的說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來說，在不付出過多努力的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，附圖僅是為了方便說明，數量及形式不以此為限。其中：

圖1呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統的方塊圖。

圖2呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統所使用的無線式電流偵測裝置的細部方塊圖。

圖3呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統使用單組無線式電流偵測裝置的模擬示意圖。

圖4呈現本發明一實施例所繪示無線式電流偵測系統使用多組無線式電流偵測裝置的模擬示意圖。

11:無線式電流偵測裝置

12:電力開關設備

13:中繼器

14:伺服器

21:用電設備

Claims (10)

1. 一種無線式電流偵測裝置，適用於一用電設備的一通電的導線上，所述無線式電流偵測裝置包括： 一電流磁感應單元，係感應所述導線產生一感應電流訊號； 一電流偵測訊號處理單元，係電連接所述電流磁感應單元，所述電流偵測訊號處理單元接收所述感應電流訊號以產生電流偵測訊號； 一充電儲能單元，係電連接所述電流磁感應單元，所述充電儲能單元接收所述感應電流訊號以提供一電能； 一中控單元，接收所述充電儲能單元提供的所述電能，以進行運作，且所述中控單元電連接所述電流偵測訊號處理單元，所述中控單元予以接收所述電流偵測訊號，所述中控單元具有一無線通訊模組；以及 一天線單元，係電連接所述無線通訊模組，所述天線單元形成雙向訊號傳輸。
2. 如請求項1所述的無線式電流偵測裝置，其中所述電流偵測訊號處理單元包括一放大器、一類比轉數位轉換器和一數位訊號處理器，所述類比轉數位轉換器分別電連接所述放大器與所述數位訊號處理器。
3. 如請求項1所述的無線式電流偵測裝置，其中所述中控單元為微控制器(MCU)或處理器(CPU)。
4. 如請求項1所述的無線式電流偵測裝置，其中所述導線為一設備負載導線。
5. 一種無線式電流偵測系統，包括： 一具有請求項1至4任一的無線式電流偵測裝置；以及 一中繼器，係與所述天線單元通訊連接，所述中繼器接收所述天線單元傳輸的訊號，所述中繼器連接一電力開關設備，所述中繼器接收所述電力開關設備的一設備電源訊號，所述設備電源訊號經由所述中繼器與所述天線單元及其所述無線通訊模組通訊連接，而將所述設備電源訊號傳輸至所述無線式電流偵測裝置的所述中控單元； 其中，藉由所述中控單元將所述設備電源訊號與所述電流偵測訊號計算產生一功率訊號，將所述功率訊號經由所述無線通訊模組及其所述天線單元傳輸於所述中繼器，再由所述中繼器傳輸於一伺服器作資料處理。
6. 如請求項5所述的無線式電流偵測系統，其中所述設備電源訊號為電壓與相位訊號，所述電流偵測訊號為電流與相位訊號。
7. 如請求項5所述的無線式電流偵測系統，其中所述中繼器為無線存取裝置 (Access Point)。
8. 如請求項5所述的無線式電流偵測系統，其中所述電流磁感應單元係感應所述用電設備的一負載導線的電流。
9. 如請求項5所述的無線式電流偵測系統，其中所述導線為多條導線，所述用電設備為多個用電設備，讓每個所述無線式電流偵測裝置計算產生的所述功率訊號，進行同步傳輸。
10. 如請求項5所述的無線式電流偵測系統，其中所述中控單元包括一定時模組，藉所述定時模組的定時計時，定時傳輸所述功率訊號，或藉所述定時模組的定時計時，使得所述電流磁感應單元係定時感應所述導線產生所述感應電流訊號，或所述中繼器定時將所述設備電源訊號經由所述中繼器與所述天線單元及其所述無線通訊模組通訊連接，而將所述設備電源訊號傳輸至所述無線式電流偵測裝置的所述中控單元。

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