[发明专利]自足式分支电路监控器

说明书

发明领域

本发明一般涉及负载中心。

发明背景

为了创建智能电网基础设施以更好地管理能源，监控和测量在消费的 各个点、在家庭、在营业场所、以及在工业场所的能量需求将是必要的。 在家庭、企业和工厂中的电力分配的焦点是负载中心，在负载中心，分支 电路利用占用负载中心内的分支位置槽的分支电路断路器进行组织，并且 通过断路器连接到引入的主电源总线。负载中心是安装监控和测量能量需 求的功能的一个位置。

在家庭、企业和工厂中能量监控设备的普遍安装设备必须简单、实用、 而且不贵。在现有技术中，分支电路监控系统需要电流传感电路安装在每 个单独的分支电路线上并且将电源接线到每个传感电路。这样的解决方案 既不简单实用也不便宜。

发明概述

本发明提供简单、实用、并且价格相对低廉的设备来转换在家庭、企 业或工厂中的负载中心，以实现对智能电网基础设施的能量监控。本发明 不需要外部布线来为其操作供电，并且不需要修改或到负载中心中的分支 电路断路器的连接。相反，自足式分支电路器监控器穿线于负载中心中的 每个将被监控的分支电路的负载导线上。该自足式分支电路监控器具有小 的外形规格，以使能够安装在负载中心中可用的有限空间，例如在布线槽 里或在分支位置槽里。

该自足式分支电路监控器包括电流互感器，典型的是围绕高磁导率环 形磁芯缠绕成环形线圈的磁导线的传感器线圈。包在环形线圈的外圆周上 的是柔性印刷电路板。监控电路在柔性印刷电路板上形成，并被连接到来 自传感器线圈的引线。分支电路导线已经通过环形磁芯的中心。

监控电路的操作是由传感器线圈中从分支电路导线里所监控的负载 电流感应的电流供电。监控电路包括整流器，其在操作的第一阶段期间利 用传感器线圈中感应的电流给电容器充电。在监控电路内的电压调节器检 测何时电容器已被充电成足以转变到操作的第二阶段。在操作的第二阶段 中，操作功率从充电的电容器被供给到监控电路中的微控制器、模拟-数 字(A/D)转换器、编码器和发射器。

在操作的第二阶段，只要足够的电荷持续存在于电容器中，充当电流 测量装置的A/D转换器就采样传感器线圈中感应的电流，该电流的大小 与被监控的负载电流的大小有关。A/D转换器输出表示被监控的负载电流 的大小的数值。

当在电容器上存在足够的电荷时，编码器编码表示被监控的负载电流 的大小的数值以及发射器将该数值传输到可位于负载中心的接收器。传输 的数值提供表征在相关的分支电路中所感测的负载电流的信息。该信息可 以被用于设置警报、分析能量消耗、存储以供将来使用、或传输到智能电 网。

该自足式分支电路监控器不需要带来成本的电源电压连接件，在狭窄 空间里不需要额外导线、具有最小的安装成本、安装过程中最小化的潜在 错误、和最小的产品成本。因为没有端子或裸露的导线，自足式分支电路 监控器可以被实现为高度鲁棒性的并且基本上不受电噪声源的影响。该自 足式分支电路监控器可以比竞争方法有较低的成本，因为低电压和电流使 用非常小的芯片尺寸的半导体装置和非常小的组件。

附图简述

在如下简要描述的附图中描绘了本发明的示例实施例：

图1A示出了本发明的基本组成部件，显示了包括具有环形线圈和高 磁导率环形磁芯的电流互感器的自足式分支电路监控器。

图1B示出图1A中所示的本发明的示例实施例，显示了具有被包在 环形线圈的外圆周上的柔性印刷电路板的自足式分支电路监控器。监控电 路显示为在柔性印刷电路板上，并连接到来自传感器线圈的引线。分支电 路导线被显示为通过环形磁芯的中心。

图1C示出图1B所示的本发明的示例实施例，显示了封装在具有方 便电流测量信息传输的传输孔的两件式壳体中的自足式分支电路监控器。

图2示出本发明的示例实施例，显示了自足式分支电路监控器具有小 的外形规格，以能够安装在负载中心的布线槽或负载中心的分支位置槽。 多个分支电路断路器被显示于负载中心内，每个电路断路器的负载电流由 位于负载中心的布线槽中的相应的自足式分支电路监控器监控。

图3示出了本发明的示例实施例，显示了自足式分支电路监控器中的 柔性印刷电路板和示例监控电路。

示例实施例的详细描述