專利名稱：用于檢測配電系統(tǒng)中的導電故障的聲學傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
概括地說，本發(fā)明涉及由導電故障引起的聲學噪聲，更具體地，涉及用于配電系統(tǒng)的聲學傳感器系統(tǒng)。
背景技術：
不存在檢測配電系統(tǒng)中的不良(loose)電連接的已知的成本有效的技術和產品。 紅外成像掃描已經廣泛地用于尋找這樣的不良電連接，但是這沒有提供連續(xù)(例如“24-7” 或每天M小時，每周7天)檢測和監(jiān)視，并且限于僅檢測看得見的接頭處，并且使得操作者暴露于潛在的危險條件下。其他已知產品在每個電接頭處采用溫度感測。然而，由于成本，這并未被廣泛采用。由于跨不良電連接的相對小的壓降，認為幾乎不可能從電流和電壓提取不良電連接特征(除非當這逐步升級為大弧(major arc)故障或弧閃(arc flash)事件)，除了通過監(jiān)視在每個電連接處的壓降。美國專利No. 7，148，696公開了通過弧故障或發(fā)熱接觸生成聲學特征。聲學傳感器直接“偵聽”由故障生成的特征噪聲，而不管存在什么類型的電負載，或故障是在什么類型的環(huán)境中生成的。通過弧故障或發(fā)熱接觸生成的聲學噪聲具有一個或多個特定波長的聲學信號，所述波長直接相關于例如弧及其諧振頻率的基本特性，或交流電源調制的頻率及其諧波。由聲學傳感器來檢測弧故障的聲學信號。向一跳閘(trip)機構發(fā)送產生的跳閘信號，例如使得可分離的觸點跳閘打開，以中斷弧故障。需要在導電故障(例如不良的電連接)的最早階段有效檢測它們以防止?jié)撛谠O備損害和/或人身傷害的成本有效的技術和產品。存在改進聲學傳感器系統(tǒng)的空間。也存在改進導電故障的檢測的空間。

發(fā)明內容
通過所公開的概念的實施例滿足了這些和其他需求，在所述實施例中多個聲學傳感器檢測配電系統(tǒng)的導電故障。根據(jù)所公開概念的一方面，一種聲學傳感器系統(tǒng)用于具有若干相位的配電系統(tǒng)。 所述聲學傳感器系統(tǒng)包括被構造為檢測所述配電系統(tǒng)的導電故障的多組聲學傳感器，其中所述多組中的每一組包括若干聲學傳感器，以及其中所述若干聲學傳感器中的每一個聲學傳感器用于所述配電系統(tǒng)的所述若干相位中相應的一個相位。所述配電系統(tǒng)包括多個匯流條和多個區(qū)域；且其中所述若干聲學傳感器中的每一個聲學傳感器耦接到所述配電系統(tǒng)的所述區(qū)域中相應的一個區(qū)域處的所述匯流條中相應的一個匯流條，以便所述多組聲學傳感器操作地關聯(lián)于所述配電系統(tǒng)的所有匯流條和所有區(qū)域。所述多組聲學傳感器中的每一組聲學傳感器可被構造為使用通信系統(tǒng)與遠程站通信，以在檢測到導電故障時發(fā)送關于所檢測的導電故障和所述多個區(qū)域中相應的一個區(qū)域的指示。所述配電系統(tǒng)可以是包括多個匯流條和多個區(qū)域的三相配電系統(tǒng)；且所述多組聲學傳感器中相應的一組傳感器可耦接到所述三相配電系統(tǒng)的所述區(qū)域中相應的一個區(qū)域處的所述匯流條中的三個匯流條，以便所述多組聲學傳感器操作地關聯(lián)于所述三相配電系統(tǒng)的所有匯流條和所有區(qū)域。所述配電系統(tǒng)可被阻止聲學傳播的多個斷路器分區(qū)為多個區(qū)域。所述多組聲學傳感器中的每一組聲學傳感器可進一步被構造為使用通信系統(tǒng)周期性地向遠程站發(fā)送通信，以便確認其正常運行。所述若干聲學傳感器中的至少一個聲學傳感器可被構造為夾住所述配電系統(tǒng)的電力導體。作為所公開概念的另一方面，一種聲學傳感器系統(tǒng)用于包括若干區(qū)域的配電系統(tǒng)，所述區(qū)域中的每一個區(qū)域具有若干電連接。所述聲學傳感器系統(tǒng)包括多個聲學傳感器，被構造為檢測所述若干電連接的導電故障；遠程站；以及所述聲學傳感器和所述遠程站之間的通信系統(tǒng)；其中所述聲學傳感器中的每一個聲學傳感器被構造為使用所述通信系統(tǒng)與所述遠程站通信，以在檢測到導電故障時發(fā)送關于所檢測的導電故障和所述多個區(qū)域中相應的一個區(qū)域的指示。所述若干聲學傳感器中的至少一個聲學傳感器可被構造為夾住電力導體。


當結合附圖閱讀時，可從優(yōu)選實施例的以下說明獲得所公開概念的完全理解，其中圖1是根據(jù)所公開概念的實施例的包括保護繼電器和聲學傳感器的開關設備的示意形式的框圖。圖2是根據(jù)所公開概念的另一個實施例的控制中心的框圖。圖3是圖1的聲學傳感器之一的框圖。圖4是用于圖2的中央通信單元的例程的流程圖。圖5A和5B構成用于圖3的處理器的例程的流程圖。圖6是根據(jù)所公開概念的另一個實施例的包括用于矩形電力匯流條的夾持結構的聲學傳感器的垂直正視圖。圖7是圖6的聲學傳感器的等角視圖，只是去除了蓋子以示出內部結構。圖8是根據(jù)所公開概念的實施例的用于電力導體和聲學傳感器的夾持結構的垂直正視圖。
具體實施例方式這里，術語“若干”將意味著1個或大于1的整數(shù)(即多個)。這里，術語“處理器”將意味著可存儲、獲取、和處理數(shù)據(jù)的可編程模擬和/或數(shù)字設備；計算機；工作站；個人計算機；微處理器；微控制器；微計算機；中央處理單元；主機計算機；小型計算機；服務器；網絡處理器；或任意適合的處理設備或裝置。這里，術語“聲學”將意味著作為亞聲、聲和/或超聲的一個或多個聲音。這里，術語“電力導體”將意味著電線(例如固態(tài)的；絞合的；絕緣的；非絕緣的)、 銅導體、鋁導體、適當金屬導體、電匯流條、或允許電流容易流動的其他適當材料或對象。這里，術語“電接頭”將意味著電和機械地連接多個電導體的結構。這里，術語“接線柱”將意味著兩個或更多個電導體電地和機械地連接的端子或其他導電接頭。這里，術語“導電故障”將意味著弧故障、或電力導體的不良或其他間歇性電連接、 導致發(fā)熱接觸的電接頭和/或接線柱。這里，兩個或更多個部分“連接”或“耦接”在一起的語句將意味著這些部分直接接合在一起或通過一個或多個中間部分接合在一起。此外，這里，兩個或更多個部分“附連” 的語句將意味著這些部分直接接合在一起。這里，術語“聲學耦接器”將意味著保持電導體和聲學傳感器或發(fā)聲器在一起以允許在具有或不具有電連接的情況下進行有效的聲學傳輸?shù)牟逅?；粘合劑；夾鉗；緊固件；或其他適當?shù)鸟罱訖C構。這里，術語“特征”將意味著用于區(qū)分出或識別出另一事物的某事物。例如，聲學特征用于區(qū)分出或識別出導電故障。這里，術語“緊固件”將意味著鉚接、粘合劑、螺釘、插栓以及插栓和螺母的組合 (例如不作為限制地，鎖定螺母)和插栓、墊圈和螺母。這里，術語“插栓”將意味著被構造為將兩個或更多個部分栓在一起以保持它們穩(wěn)固的設備或裝置，例如通過將電力導體和包含絕緣隔離件的外殼栓起。插栓可以是例如用于將物體固定在一起的金屬桿或銷，其通常在一端具有頭部并且在另一端具有螺紋，并通過螺母來固定。這里，術語“夾鉗”將意味著被構造為綁定或壓縮或按壓兩個或更多個部分在一起以使得它們保持固定，例如通過保持或壓縮電力導體和絕緣隔離件的設備或裝置。術語“夾鉗”明確排除緊固件。所公開的概念相關于以下內容描述，例如但非限制地，單相和三項配電裝備和系統(tǒng)，例如低壓開關設備、低壓開關板、低壓控制盤、馬達控制中心和中壓開關設備。然而，可理解，可通過各種其他應用來采用所公開的概念，所述應用例如有用于商業(yè)或工業(yè)設施的匯流條通道電力系統(tǒng)、航空應用和具有任意數(shù)目個相位的電車應用。同樣，所公開的概念可應用于住宅應用。住宅應用中，聲學信號對于相對小的電導體具有相對高的衰減率；因此， 每個聲學傳感器僅可覆蓋相對小范圍的電布線系統(tǒng)。圖1示出配電系統(tǒng)，例如開關設備2，包括控制中心4和聲學傳感器6、8、10、12、 14、16。示例性開關設備2中，電路中斷器(例如斷路器30、34、36)用作聲學信號的隔離器或吸收器，因為例如電連接可移動接觸臂(未示出)和斷路器負載端導體(未示出)的編織的柔性導體或分流器(未示出)用作例如聲隔離器，這是由于當聲學信號經過分流器時聲學信號的相對高的衰減率。因此，來自負載(線路)端的聲學信號無法通過斷路器以到達線路(負載)端。由于分流器是聲學衰減器，任何聲學信號(不管是否從實際導電故障生成)將不會經過斷路器，因此將開關設備2分成聲學隔離的區(qū)域，例如沈、28。示例性聲學傳感器系統(tǒng)38在示例性開關設備2中提供導電故障檢測和區(qū)域位置檢測。示例性聲學傳感器6、8、10、12安裝在示例性開關設備2中的各個位置，從而每個聲學傳感器覆蓋電力系統(tǒng)中的某個分區(qū)。每個分區(qū)通過在配電系統(tǒng)中用作聲學信號的聲學隔離器或吸收器的電開關設備(例如，沒有限制地，電路中斷器，例如斷路器或接觸器)的位置來確定。這樣能夠使得不多于一個聲學傳感器檢測來自同一個導電故障的聲學信號，這將提供導電故障區(qū)域位置檢測。圖1中，由區(qū)域觀(區(qū)域#2)中的傳感器8來檢測示例性不良電連接對。然而， 由于斷路器30的阻擋，示例性不良電連接22沒有被傳感器8檢測。例如，不良電連接22、 對可發(fā)生在例如過熱的電接頭處，例如40。傳感器14、16由于聲學信號的衰減不能夠檢測不良電連接M，或者由于在與區(qū)域觀中的傳感器8檢測的相對高電平的噪聲相比由那些傳感器14、16檢測到相對低電平的噪聲，而不能夠確認不良電連接M在區(qū)域觀(區(qū)域#2) 中。因此，示例性開關設備2也可按聲學信號可在沒有明顯聲衰減的情況下行進的距離來劃分，從而例如傳感器8、14、16相應的一個可仍舊檢測聲學信號。示例性斷路器34是三極連結斷路器(three-pole tie circuit breaker)。示例性聲學傳感器系統(tǒng)38用于三相配電系統(tǒng)，例如示例性開關設備2，盡管可采用任意數(shù)目個相位。聲學傳感器系統(tǒng)38包括多組聲學傳感器，例如6、8，其被構造為檢測示例性開關設備2的導電故障。這些多組中的每個組包括3個聲學傳感器，例如傳感器42、 44、46。3個聲學傳感器(例如42、44、46)中的每個分別用于示例性開關設備2的對應相位，例如相位48、50、52。示例性開關設備2包括多個匯流條，例如M、56、58、60、62、64，以及多個區(qū)域，例如區(qū)域沈、28。例如，3個聲學傳感器42、44、46中的每個分別耦接至對應區(qū)域沈處的匯流條M、56、58中的對應一個。類似地，3個聲學傳感器66、68、70中的每個分別耦接至對應區(qū)域觀處的匯流條60、62、64中的對應一個。這樣，聲學傳感器組(例如6、8)操作地與示例性三相開關設備2的所有匯流條(例如54、56、58、60、62、64)以及所有區(qū)域(例如26,28) 關聯(lián)。示例性區(qū)域沈、28中的每個是示例性三相開關設備2的特定位置或分區(qū)。參照圖2，示出了遠程站，例如示例性控制中心100。示例性控制中心100可能是遠程監(jiān)視系統(tǒng)102的一部分或與其協(xié)作?；蛘?，遠程站可以是保護繼電器(未示出)，其可包括控制中心100的一些或所有功能?？刂普?00(例如和非限制地)可專用于接收和傳遞聲學檢測的目的，或者可以是另一設備(例如跳閘單元、保護繼電器或計量儀)的一部分。示例性控制中心100可以操作地關聯(lián)于多個不同聲學傳感器104、106、108、110，所述聲學傳感器分別用于多個不同區(qū)域118、120、122、124(還參見圖1的區(qū)域(1號區(qū)域) 和區(qū)域(2號區(qū)域08)?？衫斫?，聲學傳感器104、106、108、110可以是，例如但非限制地，用于單一相位配電系統(tǒng)111的單一相位聲學傳感器，或用于圖1的示例性三相開關設備2的示例性聲學傳感器6、8、14、16?？刹捎萌我鈹?shù)目個相位。示例性聲學傳感器104、106、108、110中的每個被構造為使用這些聲學傳感器 104、106、108、110和控制中心100之間的通信系統(tǒng)112與示例性控制中心100通信，以在檢測到導電故障時發(fā)送關于所檢測的導電故障(圖2中未示出，但參見圖1的導電故障22、 24)和多個區(qū)域中的對應區(qū)域(分別為118、120、122、124)的指示。示例性聲學傳感器104、106、108、110的每個還被構造為使用通信系統(tǒng)112向示例性控制中心100周期性地發(fā)送通信(例如消息114)，以便確認其正常運行。示例性聲學傳感器的每個(例如104)可周期性地發(fā)送消息，例如每30分鐘發(fā)送一次，盡管可以采用任何適合的時段。示例性通信系統(tǒng)112是從包括有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)的組中選擇的。各個聲學傳感器104、106、108、110，通信系統(tǒng)112以及示例控制中心100形成用于包括多個區(qū)域118、120、122、124的配電系統(tǒng)111的聲學傳感器系統(tǒng)116，所述多個區(qū)域中的每個區(qū)域都具有若干電連接(未在圖2中示出，但是可參見圖1的示例電接頭40)。與圖1的聲學傳感器6、8、10、12、14、16類似，聲學傳感器104、106、108、110被構造為檢測各個區(qū)域118、120、122、124的電連接的導電故障。聲學傳感器104、106、108、110中的每一個都被構造為使用通信系統(tǒng)112與示例控制中心100通信，以便在檢測到導電故障時發(fā)送關于所檢測的導電故障以及多個區(qū)域118、120、122、124中的對應區(qū)域的指示。例如，示例控制中心100包括從所有聲學傳感器104、106、108、110接收消息(如128)的中央控制單元 126 (例如，處理器)。這些消息1 包括傳感器ID代碼130和功能狀態(tài)132，功能狀態(tài)132 指示了如對應傳感器ID代碼130所標識的對應聲學傳感器是正在正確工作還是檢測到諸如導電故障之類的故障。接下來，中央控制單元1 可以將報警消息輸出到顯示器134和 /或將報警136發(fā)送到遠程監(jiān)視系統(tǒng)102。顯示器134和/或報警134然后可以指示是在對應區(qū)域中檢測到導電故障，還是對應聲學傳感器處于工作狀態(tài)。圖3示出了圖1的聲學傳感器42、44、46、66、68、70中的一個傳感器。傳感器包括傳感器外殼和安裝結構150、壓電元件152、可選的預加載154、電子電路156、故障指示器 158、無線收發(fā)器160以及電源162。預加載154(不是必需的)壓縮壓電元件152以使壓電元件152在組合體中處于壓力下。傳感器外殼和安裝結構在164處被適當?shù)伛罱拥?例如，圖1的示例開關設備2或圖2的示例配電系統(tǒng)111的)電力導體166。示例壓電元件 152借助適合的絕緣隔離件168或借助適合的絕緣隔離件通過傳感器外殼耦接到電力導體 166。盡管電源162被視為示例寄生電源(例如但不限于采用從激勵的電力導體166獲得電力的電流變壓器(CT)(未示出))，但是將理解，可以采用多種電源。示例寄生電源162 包括電力獲得能力，例如通過采用若干電力CT在電流流過電力導體166時獲得電力。例如 (但不限于)，圖2的傳感器104采用電池電源170，而圖2的傳感器110采用外部電源172。圖3的無線收發(fā)器160提供了適合的無線通信能力(例如但不限于，IEEE 802. 11 ；IEEE 802. 15. 4 ；其他適合的無線收發(fā)器或發(fā)射器)以將導電故障的檢測傳遞到另一位置(例如但不限于，圖2的示例控制中心100 ；控制臺；跳閘單元；保護繼電器)以便向維護人員警告故障及其區(qū)域位置。電子電路156包括接收來自壓電元件152的輸出信號176的緩沖輸入電路174、放大器電路178、帶通濾波器180、峰值檢測器181以及處理器182。復位電路184可以在由于寄生電源162從電力導體166接收的電力不足而導致的電力中斷之后復位電子電路156。圖4是用于圖2的中央通信單元126的例程200的流程圖。首先在202，中央通信單元1 加電。接著，在204，中央通信單元1 從作為示例聲學傳感器104、106、108、110 之一的“傳感器i”接收狀態(tài)消息。接著，在206，中央通信單元1 確認來自“傳感器i”的消息并且在208，將接收確認消息發(fā)送回該特定傳感器。接著，在210，中央通信單元1 基于所接收的狀態(tài)消息中的傳感器ID代碼130找到該特定傳感器的區(qū)域位置。然后，在212， 中央通信單元126在接收的狀態(tài)消息中檢查導電故障(如不良連接)。如果指示了故障，則在214，顯示不良連接警告(例如報警)連同其區(qū)域位置。接著在216，將對應的消息發(fā)送到遠程監(jiān)視系統(tǒng)102。然后，在218，遞增整數(shù)i以指向下一傳感器(例如，“傳感器i+1”)。 接著，在220，如果整數(shù)i大于預定值(例如，N是各聲學傳感器的計數(shù))，則在222處將整數(shù)i復位為1，此后重復步驟204。否則，如果整數(shù)i不大于預定值，則在204處以在218處遞增的整數(shù)i恢復執(zhí)行。另一方面，在212，如果接收的狀態(tài)消息正常，則在224，顯示用于當前傳感器(例如“傳感器i”)的正常狀態(tài)連同其區(qū)域位置。然后，執(zhí)行步驟216以將對應的消息發(fā)送到遠程監(jiān)視系統(tǒng)102。如以上結合圖2所述，聲學傳感器104、106、108、110中的每個傳感器都使用通信系統(tǒng)112向示例控制中心100周期性地傳送正常狀態(tài)消息以便確認該傳感器的正
常工作。參考圖5A-5B，示出了用于圖3的處理器182的例程250。此例程250的總體操作是獲得來自圖3的峰值檢測器181的輸出并測量DELTA (差值)(步驟沈8)，即來自峰值檢測器181的兩個相鄰信號之間的時間差。首先，在252，在壓電元件152處有可用的聲學信號并且在峰值檢測器181處有可用的來自該聲學信號的峰值聲學信號。接著，在254，例程 250輸入信號f，信號f是來自峰值檢測器181的高頻(HF)聲學信號。然后，在256，使用例如低于預定閾值Ll的HF信號的8點移動平均確定作為HF信號的基線的值fb。例程250采用兩個Ll和L2閾值來確認聲小波251具有代表導電故障的預期特征描述(profile)。Ll和L2的非限制性示例分別是IOOmV和50mV。有時，來自峰值檢測器181的HF信號由于各種原因(如增大的EMI噪聲)而具有相對較高的噪聲水平。 為了避免基線噪聲水平變化的影響，步驟256試圖通過針對低于預定閾值Ll的這些HF信號使用示例8點移動平均來估計噪聲水平而從測量的信號除去噪聲水平。所述示例8點移動平均是值低于閾值Ll的最后8個示例樣本的平均值。接著，在258，由f-fb確定校正后的HF信號fc。在沈0，判定位是否大于1^1。如果是，則在262判定T-Tn-I是否大于Δ T(例如， 諸如5毫秒的預定值)。T是來自適合的記時器(未示出)(例如但不限于，圖3的處理器 182中的振蕩器電路(未示出)；處理器182中的晶體振蕩器(未示出))的時間。當例程 250在276達到其預定時段之后，在284將DELTA復位為0 (其中1 = Tn-I = 0)。如果在262測試通過，則在沈4，將記時器值T記錄為Tn。Tn = T意味著在峰值檢測器181輸出高于Ll閾值的聲學信號時，時間T被記錄為Τη。接著，在T = Τη+0. 1毫秒時fc大于L2的情況下，步驟266確認校正后的HF信號是否有效。如果是，則變量DELTA被設置為等于 Tn-Tn-I。然后，在270，將Tn-I設置為等于Τη。接著，在272，判定M是否小于2或大于7，其中M是整數(shù)[10女DELTA/8. 3333]的個位數(shù)(unit digit)。這檢查DELTA是否為8. 333毫秒的倍數(shù)(例如但不限于，DELTA/8. 3333 =2. 1，則(DELTA/8.3333) xlO = 21，并且M = 1，M小于2)。在考慮到潛在測量誤差的情況下，此例子中的DELTA可以被視為8. 333毫秒的倍數(shù)。實際上，步驟272判定DELTA是否為半個線周期(例如但不限于，約8. 3毫秒)的倍數(shù)。M代表小數(shù)點之后的數(shù)字，例如，對于 3. 24，M= 2,或對于5. 82，M = 8。如果在272測試通過并且DELTA是半個線周期的倍數(shù)， 則在274，將1加到X存儲桶(bucket)。另一方面，如果DELTA不是半個線周期的倍數(shù)，則在275，將1加到Y存儲桶。在步驟274或275之后，或者如果在262測試失敗，則在276，判定Tn是否大于或等于預定時間(例如但不限于，200毫秒；2秒；10秒；1天)。如果是，則在278和觀0，例程250在宣稱噪聲由導電故障(如發(fā)熱觸點)引起之前檢查兩個準則。步驟278檢查是否 X+Y>=A(例如但不限于10 ;15 ；任何適合的值)；并且步驟280檢查是否比率X/(X+Y) > B (例如但不限于，60% ；任何適合的小于100%的百分比)。如果這兩個測試通過，則在282 激活報警(例如，圖3的故障指示器158)。否則，如果這兩個測試之一或兩者都失敗，或者在282之后，例程250在電力循環(huán)(例如，如果來自圖3的電源162的電力循環(huán)；如果手動電力開關(未示出)循環(huán))之后導致復位，則在觀4，將值Y、X、Tn和Tn-I復位為0并且將 Δ T設置為5毫秒，并在286啟用下一中斷。如果在沈0、266和/或276處的任一測試失敗，則也執(zhí)行步驟觀6。中斷周期性地(例如但不限于每100微秒)發(fā)生。此外，在預定時間(例如但不限于10，000毫秒；任何適合的時間)之后，將相應步驟274和275的X和Y 存儲桶復位為0。示例例程250類似于美國專利No. 7，148，696中的那些例程。但是，示例例程250 添加了各種特性(如L2閾值)以便確認對于每個聲學信號，小波輪廓是正確的。如將結合圖6-8所述的，至少一個傳感器(如圖2的傳感器110)可以被構造為夾持在電力導體(如圖3的166)上。例如，三個聲學傳感器42、44、46可以被構造為分別夾持在圖1的相位48、50、52的一組三相電力導體上。參考圖6和7，聲學傳感器裝置300包括用于電力導體(如示例矩形匯流條304， 在圖6中示為假想線)的夾具(如示例夾持結構302)。示例聲學傳感器裝置300還包括用于聲學傳感器和/或發(fā)聲器(如容納在外殼306內的低成本壓電元件308(在圖7的隱藏線中示出))的外殼306以及印制電路板(PCB) 310(圖7)，印制電路板(PCB) 310可包括圖 3的示例電子電路14、故障指示器158、無線收發(fā)器160、寄生電源162以及復位電路184。 外殼306夾持在匯流條304或電系統(tǒng)的另一電力導體(未示出)上。如圖6所示，外殼306的外部包括絕緣隔離件312，絕緣隔離件312耦接到壓電元件308(以隱藏線示出)所在的不銹鋼圓柱形筒318(圖7)。夾持結構302被構造為將絕緣隔離件312和示例匯流條304連同外殼306夾持在一起。外殼306可以例如是(但不限于)金屬外殼或具有被構造為提供EMI屏蔽的內部和/或外部金屬涂層的絕緣外殼。金屬涂層可以例如是(但不限于)適合的薄膜金屬涂層。如圖7中最佳示出的，示例夾持結構302被布置為穿過外殼306的開口 314。夾持結構302包括布置在外殼306內并與容納壓電元件308(以隱藏線示出)的不銹鋼圓柱形筒318接合的第一絕緣夾持部分316、布置在外殼306外并被構造為與匯流條304 (圖6) 接合的第二絕緣夾持部分320，以及穿過第一夾持部分316和外殼306的螺紋耦接器(如示例螺紋銷32 。螺紋銷322具有第一端和相對的第二螺紋端(在圖8中示出)，第二螺紋端通過螺紋耦接到第二夾持部分320(如圖8的第二夾持部分320’所示)。可旋轉件(如示例環(huán)形絕緣緊固旋鈕324)被耦接到螺紋銷322并被構造為沿螺紋銷322旋轉以向上或向下移動以便拉動或推送第二夾持部分320，以及分別夾緊或松開外殼306、匯流條304以及第二夾持部分320。絕緣螺帽326防止旋鈕3M旋離螺紋銷322 的第一端。優(yōu)選地，第二夾持部分320具有被構造為以絕緣的方式與匯流條304接合的絕緣墊 328。壓電元件308在示例0. 5”直徑的不銹鋼圓柱形筒318內并耦接到筒318的底部 (與絕緣隔離件312 (例如陶瓷盤)(圖6) —側相對)。如圖7所示，示例聲學傳感器裝置300包括圖3的故障指示器158，指示器158可以是LED指示器(例如但不限于，對于正常操作為綠色閃爍；對于檢測到與匯流條304操作地關聯(lián)的導電故障為紅色閃爍)。通/斷開關330可以啟用或禁用圖3的電源162(其可以包括圖7中示出的電池33 。此外，電源162可以通過直流電力輸入334接受來自外部交流/直流或直流/直流電源(未示出)的直流電力。如可從圖6和7看到的，示例外殼306包括基座336和蓋338。基座336包括與蓋 338的對應結構(未示出)接合的柱340。參考圖8，示出了用于電力導體344(在圖8中以假想線示出)和另一聲學傳感器裝置(未示出)的另一夾持結構342，所述另一聲學傳感器裝置(除了夾持結構342以外) 可以與圖6和7的聲學傳感器裝置300相同或類似。第二夾持部分320’在某種程度上不同于圖6的第二夾持部分320。具體地說，夾持表面346是內凹的弧形表面以適合電力導體 344的圓形或橢圓形截面。相反地，圖6的第二夾持部分320具有總體上平坦的或某種程度上凸起的表面；348以適合匯流條304的平面表面。在此示例中，未采用絕緣墊，因為電纜上通常具有絕緣套管。另外，夾持結構342(與夾持結構302 —樣)可以將外殼(如306)、電力導體344以及可選地絕緣隔離件(如312)夾持在一起。雖然詳細描述了所公開概念的具體實施例，但是本領域的技術人員將理解，根據(jù)本公開的總體教導，可以對這些細節(jié)做出各種修改和替換。因此，所披露的特定布置僅旨在是示例性的并且并非限制將由所附權利要求的完整范圍及其任何和所有等同物給出的所披露概念的范圍。附圖標記列表2 配電系統(tǒng)，例如開關設備4 控制中心6 聲學傳感器8 聲學傳感器10 聲學傳感器12 聲學傳感器
14聲學傳感器
16聲學傳感器
22不良電連接
24不良電連接
26區(qū)域
28區(qū)域
30電子中斷器，例如斷路器
34斷路器
36斷路器
38聲學傳感器系統(tǒng)
40電接頭
42傳感器
44傳感器
46傳感器
48相位
50相位
52相位
54匯流條
56匯流條
58匯流條
60匯流條
62匯流條
64匯流條
66聲學傳感器
68聲學傳感器
70聲學傳感器
100遠程站，例如控制中心
102遠程監(jiān)視系統(tǒng)
104聲學傳感器
106聲學傳感器
108聲學傳感器
110聲學傳感器
111配電系統(tǒng)
112通信系統(tǒng)
114通信，例如消息
116聲學傳感器系統(tǒng)
118區(qū)域
120區(qū)域
122區(qū)域
124區(qū)域
126中央控制單元
128消息
130傳感器ID代碼
132功能狀態(tài)
134顯不器
136報警
150傳感器殼體及安裝結構
152壓電元件
154可選預加載
156電子電路
158故障指示
160無線收發(fā)器
162電源
164耦接
166電力導體
168絕緣隔離件
170電池電源
172外部電源
174緩沖輸入電路
176輸出信號
178放大器電路
180帶通濾波器
181峰值檢測器
182處理器
184復位電路
200例程
202步驟
204步驟
206步驟
208步驟
210步驟
212步驟
214步驟
216步驟
218步驟
220步驟
224步驟
250例程
252步驟254步驟256步驟258步驟260步驟262步驟264步驟266步驟268步驟270步驟272步驟274步驟276步驟278步驟280步驟282步驟284步驟286步驟288步驟300聲學傳感器裝置302緊固件，例如示例性夾持結構304電力導體，例如示例性的矩形電力匯流條306殼體308聲學傳感器和/或發(fā)聲器，例如低成本壓電元件310印刷電路板(PCB)312絕緣隔離件314開口316第一夾持部分318不銹鋼圓柱形筒320第二夾持部分320，第二夾持部分322螺紋銷324環(huán)形絕緣緊固旋鈕326絕緣螺帽328絕緣墊330通/斷開關332電池334直流電力輸入336基座
338ΓΤΠ
340柱
342夾持結構
344電力導體
346夾持表面
348表面
權利要求
1.一種用于具有若干相位08，50，52)的配電系統(tǒng)O)的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，所述聲學傳感器系統(tǒng)包括被構造為檢測所述配電系統(tǒng)的導電故障02二4)的多組聲學傳感器(6，8)，其中所述多組中的每一組包括若干聲學傳感器02，44，46 ；66，68，70)，以及其中所述若干聲學傳感器中的每一個聲學傳感器用于所述配電系統(tǒng)的所述若干相位 (48,50,52)中相應的一個相位。
2.權利要求1的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，其中所述配電系統(tǒng)包括多個匯流條(54，56，58； 60，62，64)和多個區(qū)域06，觀)；且其中所述若干聲學傳感器中的每一個聲學傳感器耦接到所述配電系統(tǒng)的所述區(qū)域中相應的一個區(qū)域處的所述匯流條中相應的一個匯流條，以便所述多組聲學傳感器操作地關聯(lián)于所述配電系統(tǒng)的所有匯流條和所有區(qū)域。
3.權利要求2的聲學傳感器(38)，其中所述多組聲學傳感器中的每一組聲學傳感器被構造為使用通信系統(tǒng)(112)與遠程站通信，以在檢測到導電故障時發(fā)送關于所述導電故障(128)和所述多個區(qū)別中相應的一個區(qū)域(118，120，122，124)的指示。
4.權利要求1的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，其中所述配電系統(tǒng)是包括多個匯流條(M，56， 58 ；60，62，64)和多個區(qū)域(沈，28)的三相配電系統(tǒng)；且其中所述多組聲學傳感器中相應的一組傳感器耦接到所述三相配電系統(tǒng)的所述區(qū)域中相應的一個區(qū)域處的所述匯流條中的三個匯流條，以便所述多組聲學傳感器操作地關聯(lián)于所述三相配電系統(tǒng)的所有匯流條和所有區(qū)域。
5.權利要求1的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，其中所述配電系統(tǒng)被阻止聲傳播的多個電路斷流器(30，34，36)分區(qū)為多個區(qū)域(26,28).
6.權利要求5的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，其中所述區(qū)域中的每一個區(qū)域是所述配電系統(tǒng)的特定位置或分區(qū)。
7.權利要求5的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，其中所述多組聲學傳感器中的每一組聲學傳感器進一步被構造為使用通信系統(tǒng)周期性地向遠程站發(fā)送通信(114)，以便確認其正常運行。
8.權利要求1的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，其中所述多組聲學傳感器中的至少一組聲學傳感器進一步被構造為由電源供電，該電源選自由電池(170)、寄生電源(16 和外部電源 (172)組成的組。
9.權利要求1的聲學傳感器系統(tǒng)(38)，其中所述若干聲學傳感器中的至少一個聲學傳感器被構造為夾住所述配電系統(tǒng)的電力導體。
10.一種用于包括若干區(qū)域(118，120，122，124)的配電系統(tǒng)的聲學傳感器系統(tǒng)(116)， 所述區(qū)域中的每一個區(qū)域具有若干電連接(40)，所述聲學傳感器系統(tǒng)包括多個聲學傳感器(104，106，108，110)，被構造為檢測所述若干電連接的導電故障02，24)；遠程站(100)；以及所述聲學傳感器和所述遠程站之間的通信系統(tǒng)(112)；其中所述聲學傳感器中的每一個聲學傳感器被構造為使用所述通信系統(tǒng)與所述遠程站通信，以在檢測到導電故障時發(fā)送關于所檢測的導電故障和所述多個區(qū)域中相應的一個區(qū)域的指示(128)。
11.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述聲學傳感器中的每一個聲學傳感器進一步被構造為使用所述通信系統(tǒng)周期性地向所述遠程站發(fā)送消息(114)，以便確認其正常運行。
12.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116；38)，其中所述配電系統(tǒng)是三相配電系統(tǒng) (2)；且其中所述多個聲學傳感器被構造為多組三個聲學傳感器02，44，46 ;66，68，70)，所述三個聲學傳感器中的每一個聲學傳感器用于所述三相配電系統(tǒng)的三相08,50,5 中相應的一相。
13.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述配電系統(tǒng)被阻止聲學傳播的多個電路斷流器(30，34，36)分區(qū)為所述區(qū)域。
14.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述配電系統(tǒng)是單相配電系統(tǒng)(111)。
15.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述配電系統(tǒng)包括多個匯流條(54，56， 58 ；60,62,64)；且其中所述聲學傳感器中的每一個聲學傳感器耦接到所述配電系統(tǒng)的所述區(qū)域中相應的一個區(qū)域處的所述匯流條中相應的一個匯流條，以便所述聲學傳感器操作地關聯(lián)于所述配電系統(tǒng)的所有匯流條和所有區(qū)域。
16.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述遠程站是控制中心(100)。
17.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述遠程站是保護繼電器0)。
18.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述通信系統(tǒng)選自由有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)組成的組。
19.權利要求10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述區(qū)域中的每一個區(qū)域是所述配電系統(tǒng)的特定位置或部分。
20.權利要求.10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述聲學傳感器中的至少一個聲學傳感器進一步被構造為由電源供電，該電源選自由電池(170)、寄生電源(16 和外部電源 (172)組成的組。
21.權利要求.10的聲學傳感器系統(tǒng)(116)，其中所述聲學傳感器中的至少一個(110) 聲學傳感器被構造為夾住電力導體(166)。
全文摘要
聲學傳感器系統(tǒng)(38)用于具有若干相位(48，50，52)的配電系統(tǒng)(2)。該聲學傳感器系統(tǒng)包括被構造為檢測該配電系統(tǒng)的導電故障(22，24)的多組聲學傳感器(6，8)。所述多組中的每一組包括若干聲學傳感器(42，44，46；66，68，70)。所述若干聲學傳感器中的每一個用于該配電系統(tǒng)的若干相位(48，50，52)中相應的一個。
文檔編號G01R31/02GK102565605SQ20111031766
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權日2010年10月18日
發(fā)明者B·帕爾, D·L·蓋斯, R·揚尼羅, T·J·舍普夫, X·周 申請人:伊頓公司