[发明专利]模制芯自供电式电力线传感器

说明书

本发明涉及一种模制芯自供电式电力线传感器，更具体地说，涉及这样一种传感器，它能够有效地从具有极低电平线电流的电力线中提取功率。

本申请是1996年2月21日提出的案号为08/604,357的美国申请的部分继续申请，而那个申请是1994年4月25日提出的案号为08/232,702的美国申请(已放弃)的继续。

对电力公司来说，为了预料由于设备故障和交流电力线上过负荷所引起的断电，以及可能对大量用户造成供电损失的断电，既对架空和地下应用又对一次和二次应用进行交流电力线监视是十分有用的作法。在峰荷期间当用电最大并且连续功率传输最为关键时，断电和损失最大量用户的可能性增加。由线路、变压器和其它设备所引起的断电修复昂贵，给电力公司雇员带来危险，并且就损失供电带来收入损失及对公司声誉造成危害来说，使电力公司付出很高代价。如果电力线是地下线路，则由电力线故障或过负荷所引起的意外断电的影响更加严重。由于所需大部分工作发生在受限制的，有时是潮湿的，并且总达不到理想条件的地下这个事实，因此更换受损坏的地下线路需要更多的人时及增强的安全措施。结果，修复这样受损坏的地下线路甚至更为昂贵，耗时和危险。

因此，为了更好地预料由于设备故障和过负荷所可能引起的意外断电，对电力公司监视交流电力线和相关设备例如变压器和开关来说，传感电气条件例如功率，电压和电流的交流电力线传感器非常有用。如果电力公司能够监视电力线上的条件，他们就能够更好地对可能会因过负荷或故障而成为停电的电力线进行检修和更换，从而降低意外断电的数目。通过更换和检修这样的设备，电力公司能大大减少用户的断电时间。与修复或更换受损坏电缆有关的费用也将减少。因为包括加班支付，所以与正常计划检修或更换比较，更换或修复受损坏电缆的费用要大得多。

然而，常规可买到的电力线传感器典型地要求与受监视电路侵入式电连接。这种安装对电力公司来说昂贵，可能给安装者带来危险，并且会引起用户停电。由于这些限制，电力线传感器还没有在电力工业中得到广泛地应用。

在1994年4月25日提出的并转让给本发明受让人的案号为08/232,702的美国申请中叙述了一种传感器，这种传感器解决了现有技术系统的缺陷。该传感器利用一个薄而相对宽的高导磁率铁磁材料的芯层，其以完全非侵入方式缠绕在交流电力线的绝缘橡胶层的周围。在芯层周围缠绕多个绕组，以便它们与交流电力线的方向大致平行。电力线中的交流用来在绕组中感应电流，以对传感器和控制器供电，并传感交流电力线中的电流及测量非参考电压电平。该传感器断面非常薄，因此能够容易安装在限制体积中和非常密排的线路上。此外，它在不与电力线侵入接触情况下操作，因此安装安全，容易和快速。然而，该传感器确实具有缺点。

首先，它不会有效地从交流电力线提取功率。为了得到最为有效的功率提取，芯层应该为环形，芯层截面的厚度近似等于其宽度。然而，为了保持薄断面，该传感器则有一个宽度比厚度大得多的芯层截面。这样形成一种传感器，它不会有效地从电力线提取功率，并且因此不能够提取足够功率以在具有小线电流的电力线上操作。为了提取更多功率，必须增加芯层的宽度，但是同时为了使效率最大，必须同量地增加截面厚度。为了达到所希望的功率要求，必须使芯层截面的厚度增加到某种程度，此时不再保持其薄断面外形，并且因此不再能够安装在限制体积中和密排线路上。

另外，该传感器的芯层宽度有点不可弯曲，并且难以安装在具有基本弯曲部分的电力线部分上。

因此本发明的一个目的是提供一种模制芯自供电式电力线传感器，它以完全非侵入方式传感交流电力线之中或周围的条件。

本发明的又一个目的是提供这样一种模制芯自供电式电力线传感器，它有效地使得从交流电力线的功率提取最大，同时保持薄断面结构。

本发明的又一个目的是提供这样一种模制芯自供电式电力线传感器，它能够从极小线电流的电力线提取功率。

本发明的又一个目的是提供这样一种模制芯自供电式电力线传感器，它非常容易弯曲。

本发明的又一个目的是提供这样一种模制芯自供电式电力线传感器，它以完全非侵入方式由直接从交流电力线提取的小功率供电。

本发明的又一个目的是提供这样一种模制芯自供电式电力线传感器，它能够通过电力线本身发送所传感的交流电力线之中和周围的条件。

本发明的又一个目的是提供这样一种模制芯自供电式电力线传感器，它能够以完全非侵入方式通过交流电力线对远距离基站发送和接收通信。

本发明的又一个目的是提供这样一种模制芯自供电式电力线传感器，它安装快速，容易和安全，不中断或影响对用户的供电。