[發明專利]自足式分支電路監控器

在審

• 申請號: 201380080139.5
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN105659098A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 史蒂夫·M·米萊德
• 申請（專利權）人: 施耐德電氣美國股份有限公司
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陸建萍;鄭霞

發明領域

本發明一般涉及負載中心。

發明背景

為了創建智能電網基礎設施以更好地管理能源，監控和測量在消費的 各個點、在家庭、在營業場所、以及在工業場所的能量需求將是必要的。 在家庭、企業和工廠中的電力分配的焦點是負載中心，在負載中心，分支 電路利用占用負載中心內的分支位置槽的分支電路斷路器進行組織，并且 通過斷路器連接到引入的主電源總線。負載中心是安裝監控和測量能量需 求的功能的一個位置。

在家庭、企業和工廠中能量監控設備的普遍安裝設備必須簡單、實用、 而且不貴。在現有技術中，分支電路監控系統需要電流傳感電路安裝在每 個單獨的分支電路線上并且將電源接線到每個傳感電路。這樣的解決方案 既不簡單實用也不便宜。

發明概述

本發明提供簡單、實用、并且價格相對低廉的設備來轉換在家庭、企 業或工廠中的負載中心，以實現對智能電網基礎設施的能量監控。本發明 不需要外部布線來為其操作供電，并且不需要修改或到負載中心中的分支 電路斷路器的連接。相反，自足式分支電路器監控器穿線于負載中心中的 每個將被監控的分支電路的負載導線上。該自足式分支電路監控器具有小 的外形規格，以使能夠安裝在負載中心中可用的有限空間，例如在布線槽 里或在分支位置槽里。

該自足式分支電路監控器包括電流互感器，典型的是圍繞高磁導率環 形磁芯纏繞成環形線圈的磁導線的傳感器線圈。包在環形線圈的外圓周上 的是柔性印刷電路板。監控電路在柔性印刷電路板上形成，并被連接到來 自傳感器線圈的引線。分支電路導線已經通過環形磁芯的中心。

監控電路的操作是由傳感器線圈中從分支電路導線里所監控的負載 電流感應的電流供電。監控電路包括整流器，其在操作的第一階段期間利 用傳感器線圈中感應的電流給電容器充電。在監控電路內的電壓調節器檢 測何時電容器已被充電成足以轉變到操作的第二階段。在操作的第二階段 中，操作功率從充電的電容器被供給到監控電路中的微控制器、模擬-數 字(A/D)轉換器、編碼器和發射器。

在操作的第二階段，只要足夠的電荷持續存在于電容器中，充當電流 測量裝置的A/D轉換器就采樣傳感器線圈中感應的電流，該電流的大小 與被監控的負載電流的大小有關。A/D轉換器輸出表示被監控的負載電流 的大小的數值。

當在電容器上存在足夠的電荷時，編碼器編碼表示被監控的負載電流 的大小的數值以及發射器將該數值傳輸到可位于負載中心的接收器。傳輸 的數值提供表征在相關的分支電路中所感測的負載電流的信息。該信息可 以被用于設置警報、分析能量消耗、存儲以供將來使用、或傳輸到智能電 網。

該自足式分支電路監控器不需要帶來成本的電源電壓連接件，在狹窄 空間里不需要額外導線、具有最小的安裝成本、安裝過程中最小化的潛在 錯誤、和最小的產品成本。因為沒有端子或裸露的導線，自足式分支電路 監控器可以被實現為高度魯棒性的并且基本上不受電噪聲源的影響。該自 足式分支電路監控器可以比競爭方法有較低的成本，因為低電壓和電流使 用非常小的芯片尺寸的半導體裝置和非常小的組件。

附圖簡述

在如下簡要描述的附圖中描繪了本發明的示例實施例：

圖1A示出了本發明的基本組成部件，顯示了包括具有環形線圈和高 磁導率環形磁芯的電流互感器的自足式分支電路監控器。

圖1B示出圖1A中所示的本發明的示例實施例，顯示了具有被包在 環形線圈的外圓周上的柔性印刷電路板的自足式分支電路監控器。監控電 路顯示為在柔性印刷電路板上，并連接到來自傳感器線圈的引線。分支電 路導線被顯示為通過環形磁芯的中心。

圖1C示出圖1B所示的本發明的示例實施例，顯示了封裝在具有方 便電流測量信息傳輸的傳輸孔的兩件式殼體中的自足式分支電路監控器。

圖2示出本發明的示例實施例，顯示了自足式分支電路監控器具有小 的外形規格，以能夠安裝在負載中心的布線槽或負載中心的分支位置槽。 多個分支電路斷路器被顯示于負載中心內，每個電路斷路器的負載電流由 位于負載中心的布線槽中的相應的自足式分支電路監控器監控。

圖3示出了本發明的示例實施例，顯示了自足式分支電路監控器中的 柔性印刷電路板和示例監控電路。

示例實施例的詳細描述