CN105074480A - 在线路上以并联的方式分设有检测用电流互感器和发电用电流互感器的电流变换***及通过无线通信网对其进行管理的集成*** - Google Patents

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Abstract

本发明的电流变换***包括：检测用电流互感器，以可装拆的方式设置于送配电线路上，用于以电磁感应方式来检测流经上述送配电线路的电流；发电用电流互感器，以可装拆的方式设置于送配电线路上，用于以电磁感应方式生成电源；以及微处理器，用于控制上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器。根据如上所述的本发明，通过将发电用电流互感器作为主电源来使用，从而可独立执行电源供应，当需要追加发电时，容易进行增设。

Description

在线路上以并联的方式分设有检测用电流互感器和发电用电流互感器的电流变换***及通过无线通信网对其进行管理的集成***
技术领域
本发明涉及在线路上以并联的方式分设有检测用电流互感器(CurrentTransformer，CT)和发电用电流互感器的电流变换***，及通过无线通信网对其进行管理的集成***，尤其，涉及制造利用电磁感应方式来检测异常电流的检测用电流互感器和同样利用电磁感应方式来生成电源的发电用电流互感器，并且分别形成单独的构造物，而且相互之间无干扰地以留有规定距离的方式并联设置，根据检测用电流互感器的所需电量来并联设置多个发电用电流互感器，使构造物形成环型钳式构造物，从而当进行增设时，容易安装于线路，当进行更换时，为了拆卸构造物而可在构造物的铁芯任意消除磁性，来使得维修管理简单，还通过在构造物追加无线通信功能来与现有的集成管理***形成网络，来实时监控线路的状态的在线路上以并联的方式分设有检测用电流互感器和发电用电流互感器的电流变换***，及通过无线通信网对其进行管理的集成***。
背景技术
通常，在送配电线路或与此相似的供电***中，为了检测异常电流或者掌握当前的送配电状态，通过在变压器的次级侧设置仪表用变压器或仪表用变流器来仅检测电压或电流是否异常。并且，在高压情况下，在现场部分采用仅检测流经计量工具(MeteringOutFit，MOF)端的电流是否异常并无线传递的方式。
然而，上述的现有变流器存在如下问题。
第一，由于作为传感器来使用的电流检测用电流互感器不适合对电池进行充电，因此需使用作为主电源的电池。为此，试图部分使用电流检测用电流互感器，但这导致电源产生用电流互感器的铁芯(core)和电流检测用电流互感器的铁芯相互之间产生干扰现象。
第二，试图单独形成电源产生用电流互感器的铁芯和电流检测用电流互感器的铁芯来防止电干扰。但由于采用使两个铁芯结合在一个构造物的方式，因而在此情况下，当将两个分离型铁芯安装于线路时，在不存在空隙问题的情况下，在使两个铁芯同时相结合方面存在很多技术性的问题。
第三，在上述磁性结构中，在为了改变电流检测用电流互感器的设置区间而拆除构造物的情况下，若线路电流高出规定水准以上，则无法借助物理力量来分离以磁性铁芯作为基础的构造物，因此难以进行维修。尤其，在将构造物用于电源产生用电流互感器的情况下，当拆除构造物时，存在需使当前线路的电流断电的问题。
第四，由于如上所述的方式以检测异常电流作为主要功能，因此在实时监控除了异常电流以外的线路的电流及电压状态方面存在局限性。
发明内容
技术问题
因此，本发明为了解决如上所述的现有技术的问题而提出，本发明的一目的在于，提供易于维护的可装拆的电源产生用电流互感器及电流检测用电流互感器。
本发明的再一目的在于，将电源产生用电流互感器及电流感应用电流互感器设置成单独的构造物，来改善相互干扰的问题及组装问题。
本发明的另一目的在于，提供利用无线通信网来实时监控线路的负荷，当发现异常时，可根据控指令来远程开闭异常区间的***。
解决问题的手段
根据用于实现上述目的本发明的特征，本发明的电流变换***包括：检测用电流互感器，以可装拆的方式设置于送配电线路上，用于以电磁感应方式检测流经上述送配电线路的电流；发电用电流互感器，以可装拆的方式设置于上述送配电线路上，用于以电磁感应方式生成电源；以及微处理器，用于控制上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器。
根据本发明的再一特征，本发明的电流变换***包括：钳式检测用电流互感器构造物，从送配电线路上拆卸或安装于送配电线路上；以及钳式发电用电流互感器构造物，从上述送配电线路上拆卸或安装于上述送配电线路上，以与上述检测用电流互感器分离的方式并联设置，上述上述钳式检测用电流互感器构造物、钳式发电用电流互感器构造物均包括：顶部组件和底部组件，在上述顶部组件和底部组件的内部分别装载有铁芯和线圈；铰链，设置于上述顶部组件及上述底部组件的一侧；以及锁扣，设置于上述顶部组件及上述底部组件的另一侧。
根据本发明的另一特征，本发明的无线集成***包括：一个以上的电流变换***，设置于送配电线路上；以及集成***，利用无线通信网来与上述电流变换***形成网络，上述电流变换***包括：检测用电流互感器，以电磁感应方式来检测流经上述送配电线路上的电流；发电用电流互感器，以电磁感应方式来生成无触点独立电源；以及通信模块。
发明的效果
如上所述，根据本发明的结构，可期待如下效果。
第一，通过使用可分离的发电用电流互感器来作为主电源，从而可独立执行供电，必要时，可通过定量增加所希望的数量的发电用电流互感器，来容易确保所需的电源，从而具有使供电便利性极大化的效果。
第二，除了具有如通过检测线路的异常电流来阻断线路电流的漏电断路器的安全事故防范功能之外，还可以通过实时掌握线路的电量来监控送配电***的整体用电状态，因此很有效。
第三，可通过在检测用电流互感器增加无线通信功能来实时传送线路状态或者交换控制信息，从而期待可直接用于现有的无线线路监控***及与此类似的***的效果。
第四，必要时，可在将发电用电流互感器确保为常规电源的状态下，可从线路进行分离，从而使工作人员的安全极大化，而且不会以断电等来影像消费者的电源状态，并且可以管理、维修电流变换***，从而可满足消费者的需求。
附图说明
图1a以及图1b为示出本发明的在线路上以并联的方式分设有检测用电流互感器和发电用电流互感器的电流变换***的结构的框图。
图2a至图2c为分别示出本发明的检测用电流互感器和发电用电流互感器的构造物的整体立体图、分解立体图及使用状态图。
图3为示出以无线通信网管理本发明的电流变换***的集成***的结构的框图。
具体实施方式
通过参照与附图一同详细说明的实施例，将更加明确本发明的优点、特征及用于实现其的方法。但是本发明并不局限于以下公开的实施例，而可以以多种不同的形态来体现，本实施例仅仅用于使本发明的公开更加完整，并向本发明所属技术领域的普通技术人员完整地告知本发明的范畴，本发明仅由发明要求保护范围来定义。为了明确对本发明的说明，可夸张显示附图中的模块及单元的位置及相对大小。在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的结构要素。
以下，参照附图对具有如上所述的结构的本发明的在线路上以并联的方式分设有检测用电流互感器和发电用电流互感器的电流变换***1000及通过无线通信网来对其进行管理的集成***2000的优选实施例进行详细说明。
参照图1a，本发明的电流变换***1000包括：检测用电流互感器200，用于检测流经送配电线路W的异常电流；发电用电流互感器300，用于向检测用电流互感器200供电，以及微处理器400，用于控制一对电流互感器200、300。
电流变换***1000可利用电磁感应方式来检测异常电流，并可利用电磁感应方式来生成电源。本发明欲将流经送配电线路W的大电流变换成小电流来用于电流检测和独立发电。
若在送配电线路W上发生断线或负荷方面的问题，则因过电流而将引起触电事故或对电器造成致命的损伤，因此，需要可使管理人员确认电流是否异常。
检测用电流互感器200意味着通过接收由发电用电流互感器300所供给的电源来测定流经送配电线路W的上述异常电流的测定回路。即，电流互感器可将线路W的所要测定的电流值变换成与其成比例的电流值。
发电用电流互感器300意味着用于向检测用电流互感器200供给电源的独立电源，可以以不存在从外部供给的电源的方式使电流变换***1000工作。尤其，发电用电流互感器300以无触点形式产生电源。
参照图2a至图2c，检测用电流互感器200及发电用电流互感器300由铁芯(未图示)和卷绕于铁芯的线圈(coil，未图示)构成，可根据线圈的卷绕数来将高电压、大电流的线路电压变换成低电压、小电流的线路电压。在本发明中，各电流互感器200、300形成环(ring)型，来可从线路W拆卸或安装于线路W，并可制造成钳(clamp)式构造物H。
这种构造物H包括：顶部组件(topassembly)510；底部组件(bottomassembly)520；铰链(hinge)530，用于使一对组件510、520以相互转动的方式相结合，以及锁扣(lockclip)540，用于选择性地开闭一对组件510、520。在各组件510、520的内部设有铁芯和线圈，来产生电力。
通过利用流经线路W的电流所产生的感应起电来产生电流。若大电流流经线路W，则根据安培定律(ampere'slaw)的右手螺旋定则，在发电用电流互感器300的铁芯产生磁场，并根据法拉第定律(faraday'slaw)，在线圈产生感应起电，从而产生电源。即，产生与线路W的大电流成比例的小电流，其原理与检测用电流互感器200相同。
另一方面，在发电用电流互感器300和检测用电流互感器200之间也产生感应起电，因此，产生上述发电用电流互感器300和上述检测用电流互感器200之间相互干扰的现象。对此，本发明的特征在于，将发电用电流互感器300和检测用电流互感器200制造成单独的构造物H，且以并联方式设置，来防止产生如上所述的相互干扰的现象。
在顶部组件510的前方还可以包括支撑筋(rib)512，上述支撑筋512用于支撑用于使构造物H固定于线路W的带B或金属线。在底部组件520的后方还可以包括挡止部(stopper)522，上述挡止部522通过使相邻的构造物H之间相互维持规定距离，来防止相邻的构造物H借助电磁铁性质来紧贴并相互结合。
根据上述构造物H，由于将各电流互感器200、300制造成可装拆的分离型结构，因而当需要在线路W上增设各电流互感器200、300或相反地为了进行更换而需要从线路上拆除上述各电流互感器200、300时，便于进行操作。
尤其，参照图1b，无需必须设置单个构造物H，在构造物H为发电用电流互感器300的情况下，为了向检测用电流互感器200供电，可设置多个发电用电流互感器300a、300b、300c来满足所需的数量。
虽然未在附图中示出，但各电流互感器200、300可包括转换器。交流/直流(Alternatingcurrent/Directcurrent，AC/DC)转换器可通过将从发电用电流互感器300输出的交流电转换成直流电来输出。此外，还可以包括用于消除谐波信号的低通滤波器(LPF)、用于保持规定电压范围的调整器及用于消除噪音的过滤器等。
微处理器(microprocessor)400包括电流检测管理模块420、电源产生管理模块430、主中央处理器440、电流互感器分离中央处理器450、辅助电源产生管理模块460、充电管理模块470、辅助电池480及通信模块490。
微处理器400可与检测用电流互感器200形成为一体，或者设置成单独的单元。若考虑设置于线路W的情况，则可设计成微处理器400结构性地与构造物H的底板520的一侧相结合。
电流检测管理模块420可通过检测用电流互感器200来检测流经送配电***的线路W的电流，来向主中央处理器440输出检测到的电流信号。并且，可通过将检测到的电流信号转换成模拟数据或数字数据来输出。
电源产生管理模块430用于控制以无触点形式产生电源的发电用电流互感器300。主电源产生管理模块430可包括：低电压变换单元432，用于将在发电用电流互感器300所产生的感应电压变换成所需的电源；以及过电流保护单元434。若发生过电流或短路、漏电等异常电流，则过电流保护单元434可防止向负荷等造成致命的损伤。过电流保护单元434通过检测上述异常电流，来保护负荷等。
主中央处理器440用于控制管理各模块的工作。尤其，比较从检测用电流互感器200输出的检测电流值与基准电流值，若检测电流值大于基准电流值，则可判断为异常电流。
电流互感器分离中央处理器450在当从线路W拆卸构造物H时使用。由于本发明的构造物H用于已设置并应用的现有的送配电线路W，因此电流流经线路W。本发明为了将构造物H容易地从线路W拆卸或安装于现有的有电流流经的线路W而设计，因此本发明具有适合装拆的结构。虽然当安装上述构造物H时可利用构造物的锁扣540来容易地固定于线路W，但当拆卸上述构造物H时，由于构造物H具有电磁铁的形态，因此难以以物理力量从线路W轻松拆除。
对此，电流互感器分离中央处理器450需控制电磁铁性质。若电流互感器分离中央处理器450可通过消除在铁芯所产生的磁性来使得可从线路W容易拆除构造物H。在与线圈的端部相连接的印刷电路板(PCB)上设置开关(switch)，则电流互感器分离中央处理器450可通过进行开关切换(on/off)开关来控制磁性。
辅助电源产生管理模块460可以为将太阳能转换为电能的太阳能电池(未图示)的发电管理模块。若利用太阳光来能够产生能量，则太阳能电池并无特别限制，例如可使用晶体硅(crystallinesilicon)太阳能电池、薄膜型(a-Si、CIGS、CdTe)太阳能电池、染料敏化型(dye-sensitized)太阳能电池或有机高分子(organic)太阳能电池等。
充电管理模块470可以为用于对从发电用电流互感器300或太阳能电池所发电的电能进行蓄电的蓄电池(未图示)的充电管理模块。蓄电池可使用可反复充放电的二次电池或双电层电容器等。蓄电池在无法启动发电用电流互感器300的线路停电等的情况下，或者在无法进行太阳光发电的夜间，可向电流变换***1000供给电源。
辅助电池480在蓄电池都已放电的非常状态下，可预备性地向电流变换***1000供应电源。
通信模块490用于在接收从独立电源形式的发电用电流互感器300所供给的电过程中，使管理人员有效地远程控制无触点形式的检测用电流互感器200。为此，通信模块490可包括射频(RadioFrequency，RF)收发单元492及无线局域网络(WirelessLocalAreaNetworks，WLAN)收发单元494等。
射频收发单元492作为用于近距离通信的通信模块，使用中波波段来可与位于相距数公里左右的近距离范围的另一方电流变换***1000进行数据通信。相反，无线局域网络收发单元494作为用于无线互联网通信的通信模块，可根据传输控制协议/因特网互联协议(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，TCP/IP)通信标准并通过相邻的无线接入点(accesspoint，AP)或智能手机(smartdevice)来可直接与后述的远程监控无线集成***2000进行数据通信。
参照附图3，利用无线通信网来远程监控送配电线路W的负荷的远程监控无线集成***2000通过实时监控线路W的负荷状态，来及时掌握发生情况时的事故地点，从而可实现迅速应对，最终可减少管理费用。因此，远程监控无线集成***2000可利用无线通信网来与多个电流变换***1000形成网络。
如上所述，本发明利用电磁感应方式来分别将用于检测异常电流的检测用电流互感器和用于产生电源的发电用电流互感器制作成单独的构造物，并以留有规定的距离的方式并联设置，由此可知，本发明将用于防止检测用电流互感器和电用电流互感器相互干扰的结构作为技术思想。在如上所述的本发明的基本技术思想的范围内，本发明所属技术领域的普通技术人员可对本发明进行其他多种变形。
产业上的可利用性
本发明的在线路上以并联的方式分设有检测用电流互感器和发电用电流互感器的电流变换***及通过无线通信网对其进行管理的集成***可广泛应用于变流器。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电流变换***，其特征在于，
包括：
检测用电流互感器，以能够装拆的方式设置于送配电线路上，用于以电磁感应方式来检测流经上述送配电线路的电流；
发电用电流互感器，以能够装拆的方式设置于上述送配电线路上，用于以电磁感应方式生成电源；以及
微处理器，用于控制上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器。
2.根据权利要求1所述的电流变换***，其特征在于，上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器以相互分离的方式并联设置。
3.根据权利要求2所述的电流变换***，其特征在于，上述发电用电流互感器以无触点形式来产生独立电源。
4.根据权利要求3所述的电流变换***，其特征在于，上述发电用电流互感器根据向上述检测用电流互感器供给的所需电量来设置多个发电用电流互感器。
5.根据权利要求1所述的电流变换***，其特征在于，
上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器分别为包括如下部件的构造物：
顶部组件，在上述顶部组件的内部设置有铁芯和线圈；
底部组件，与上述顶部组件相对应；
铰链，用于使上述顶部组件及上述底部组件以相互转动的方式相结合；以及
锁扣，用于选择性地开闭上述顶部组件及上述底部组件。
6.根据权利要求5所述的电流变换***，其特征在于，上述微处理器与上述检测用电流互感器的构造物形成为一体。
7.根据权利要求1或6所述的电流变换***，其特征在于，
上述微处理器包括：
电流检测管理模块，用于输出通过上述检测用电流互感器来检测到的电流信号；
电源产生管理模块，用于将上述发电用电流互感器所产生的感应电压转换为所需的电源；以及
主中央处理器，通过比较根据上述电流信号的检测电流值与基准电流值来判断是否存在异常电流。
8.根据权利要求6所述的电流变换***，其特征在于，上述微处理器还包括电流互感器分离中央处理器，上述电流互感器分离中央处理器通过消除上述铁芯的磁性来从上述送配电线路分离出上述检测用电流互感器构造物。
9.根据权利要求6所述的电流变换***，其特征在于，
上述微处理器还包括：
辅助电源产生管理模块，借助太阳光发电；以及
充电管理模块，用于反复充放电上述发电用电流互感器或上述辅助电源产生管理模块的发电能量。
10.一种电流变换***，其特征在于，
包括：
钳式检测用电流互感器构造物，从送配电线路上拆卸或安装于送配电线路上；以及
钳式发电用电流互感器构造物，从上述送配电线路上拆卸或安装于上述送配电线路上，以与上述检测用电流互感器分离的方式并联设置，
上述钳式检测用电流互感器构造物、钳式发电用电流互感器构造物均包括：
顶部组件和底部组件，在上述顶部组件和底部组件的内部分别装载有铁芯和线圈；
铰链，设置于上述顶部组件及上述底部组件的一侧；以及
锁扣，设置于上述顶部组件及上述底部组件的另一侧。
11.根据权利要求10所述的电流变换***，其特征在于，
还包括：
支撑筋，向上述顶部组件的前方延伸，用于支撑使上述构造物固定于上述送配电线路上的带；以及
挡止部，向上述底部组件的后方延伸，通过保持相邻的构造物相互之间的规定距离，来防止上述构造物因磁性而相互结合。
12.一种无线集成***，其特征在于，
包括：
一个以上的电流变换***，设置于送配电线路上；以及
集成***，利用无线通信网来与上述电流变换***形成网络，
上述电流变换***包括：
检测用电流互感器，以电磁感应方式来检测流经上述送配电线路上的电流；
发电用电流互感器，以电磁感应方式来生成无触点独立电源；以及
通信模块。
13.根据权利要求12所述的无线集成***，其特征在于，
上述通信模块包括：
射频收发单元，通过近距离通信来与相邻的上述电流变换***进行数据通信；以及
无线局域网收发单元，根据传输控制协议/因特网互联协议通信标准，通过相邻的无线接入点或智能手机来与上述集成***进行数据通信。
14.一种电流互感器构造物，其为从送配电线路上拆卸或安装于送配电线路上的钳式电流互感器构造物，上述电流互感器构造物的特征在于，
包括：
顶部组件和底部组件，在上述顶部组件和底部组件的内部分别装载有铁芯和线圈；
铰链，设置于上述顶部组件及上述底部组件的一侧；以及
锁扣，设置于上述顶部组件及上述底部组件的另一侧。
15.根据权利要求14所述的电流互感器构造物，其特征在于，
还包括：
支撑筋，向上述顶部组件的前方延伸，用于支撑使上述构造物固定于上述送配电线路上的带；以及
挡止部，向上述底部组件的后方延伸，通过保持相邻的构造物相互之间的规定距离，来防止上述构造物因磁性而相互结合。
16.根据权利要求14所述的电流互感器构造物，其特征在于，
上述顶部组件或上述底部组件包括：
半圆筒形铁芯；
线圈，卷绕于上述铁芯的外表面；以及
外壳，以上述铁芯的两端露出的方式在上述外壳的内部设有上述铁芯。
17.根据权利要求14所述的电流互感器构造物，其特征在于，还包括开关，以控制磁性的方式设置于与上述线圈的端部相连接的印刷电路板上来进行开关切换。

Claims (13)

1.一种电流变换***，其特征在于，
包括：
检测用电流互感器，以能够装拆的方式设置于送配电线路上，用于以电磁感应方式检测流经上述送配电线路的电流；
发电用电流互感器，以能够装拆的方式设置于上述送配电线路上，用于以电磁感应方式生成电源；以及
微处理器，用于控制上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器。
2.根据权利要求1所述的电流变换***，其特征在于，上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器以相互分离的方式并联设置。
3.根据权利要求2所述的电流变换***，其特征在于，上述发电用电流互感器以无触点形式来产生独立电源。
4.根据权利要求3所述的电流变换***，其特征在于，上述发电用电流互感器根据向上述检测用电流互感器供给的所需电量来设置多个发电用电流互感器。
5.根据权利要求1所述的电流变换***，其特征在于，
上述检测用电流互感器及上述发电用电流互感器为分别包括如下部件的构造物：
顶部组件，在上述顶部组件的内部设置有铁芯和线圈；
底部组件，与上述顶部组件相对应；
铰链，用于使上述顶部组件及上述底部组件以相互转动的方式相结合；以及
锁扣，用于选择性地开闭上述顶部组件及上述底部组件。
6.根据权利要求5所述的电流变换***，其特征在于，上述微处理器与上述检测用电流互感器的构造物形成为一体。
7.根据权利要求1或6所述的电流变换***，其特征在于，
上述微处理器包括：
电流检测管理模块，用于输出通过上述检测用电流互感器来检测到的电流信号；
电源产生管理模块，用于将上述发电用电流互感器所产生的感应电压转换为所需的电源；以及
主中央处理器，通过比较根据上述电流信号的检测电流值与基准电流值来判断是否存在异常电流。
8.根据权利要求6所述的电流变换***，其特征在于，上述微处理器还包括电流互感器分离中央处理器，上述电流互感器分离中央处理器通过消除上述铁芯的磁性来从上述送配电线路分离出上述检测用电流互感器构造物。
9.根据权利要求6所述的电流变换***，其特征在于，
上述微处理器还包括：
辅助电源产生管理模块,借助太阳光发电；以及
充电管理模块，用于反复充放电上述发电用电流互感器或上述辅助电源产生管理模块的发电能量。
10.一种电流变换***，其特征在于，
包括：
钳式检测用电流互感器构造物，从送配电线路上拆卸或安装于送配电线路上；以及
钳式发电用电流互感器构造物，从上述送配电线路上拆卸或安装于上述送配电线路上，以与上述检测用电流互感器分离的方式并联设置，
上述上述钳式检测用电流互感器构造物、钳式发电用电流互感器构造物均包括：
顶部组件和底部组件，在上述顶部组件和底部组件的内部分别装载有铁芯和线圈；
铰链，设置于上述顶部组件及上述底部组件的一侧；以及
锁扣，设置于上述顶部组件及上述底部组件的另一侧。
11.根据权利要求10所述的电流变换***，其特征在于，还包括：
支撑筋，向上述顶部组件的前方延伸，用于支撑使上述钳式检测用电流互感器构造物以及钳式发电用电流互感器构造物固定于上述送配电线路上的带；以及
挡止部，向上述底部组件的后方延伸，通过保持相邻的构造物相互之间的规定距离，来防止上述构造物因磁性而相互结合。
12.一种无线集成***，其特征在于，
包括：
一个以上的电流变换***，设置于送配电线路上；以及
集成***，利用无线通信网来与上述电流变换***形成网络，
上述电流变换***包括：
检测用电流互感器，以电磁感应方式来检测流经上述送配电线路上的电流；
发电用电流互感器，以电磁感应方式来生成无触点独立电源；以及
通信模块。
13.根据权利要求12所述的无线集成***，其特征在于，
上述通信模块包括：
射频收发单元，通过近距离通信来与相邻的上述电流变换***进行数据通信；以及
无线局域网收发单元，根据传输控制协议/因特网互联协议通信标准，通过相邻的无线接入点或智能手机来与上述集成***进行数据通信。
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