电气配电盘中的智能传感器系统的制作方法
【专利摘要】根据一个方面，本发明的实施例提供了一种用于监测多个电路支路的系统，该系统包括多个电流传感器，每个电流传感器被配置成耦合到多个电路支路中的至少一个，并且其被配置成用于产生信号，该信号具有与多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平，该系统还包括通信总线，多个传感器电路，其中多个传感器电路中的每一个被配置成将来自多个电流传感器中的相关联的一个的信号转换成数字测量信号，并将该数字测量信号提供给该通信总线，该系统还包括控制器，该控制器被配置成用于经由通信总线从每个传感器电路中接收数字测量信号，并将与每个传感器电路中的数字测量信号相关的数据发送到外部客户端。
【专利说明】电气配电盘中的智能传感器系统
[0001]发明背景【技术领域】
[0002]根据本发明的至少一个实例通常涉及用于监测负载中心的电流、功率和能耗的系统和方法。
【背景技术】
[0003]负载中心或配电盘是供电系统的组成部分，这种供电系统将来自电力线的电力供给分配到不同的辅助电路支路。每个辅助电路支路可以被连接到不同的负载。因此，通过将电力供给分配到辅助的电路支路，负载中心可以允许用户独立地控制和监测每个负载的电流、功率和能耗。
[0004]电流传感器通常被用于监测负载中心的活动。例如，电流互感器(CT)通常被用于监测负载中心的辅助的或主要的支路中的电流、功率和/或能量消耗。通过产生与支路中的电流成比例的减小的电流信号，CT可以用于测量支路中的电流，其中该支路中的电流还可以被进一步处理和测量。例如，耦合到负载中心的支路的CT可以产生与支路中AC电流的大小成比例的减小的电流AC信号。接着，这种减小的电流AC信号或者可以被直接地测量，或者可以被转换成DC信号，然后再进行测量。基于所接收的信号，辅助支路中电流的电平可以被确定。
【发明内容】
[0005]根据本发明的各方面涉及一种用于监测负载中心的系统和方法。
[0006]一方面，本发明的特征在于一种电流监测设备，其包括电流互感器，该电流互感器被配置成可以可拆卸地耦合到电力线并且可以产生参考信号，该参考信号具有与该电力线的电流电平相关的电平，这种电流监测设备还包括传感器电路，该传感器电路被连接到该电流互感器，并且被配置成可以可拆卸地耦合到通信总线并且可以将该参考信号转换成数字参考信号并向通信总线提供指示电流电平的信号，这种电流监测设备还包括外壳，用于容纳该传感器电路和电流互感器。在一个实施例中，传感器电路被配置成用于接收来自通信总线的电力。
[0007]根据一个实施例，外壳包括容纳电流互感器的第一部分和容纳传感器电路的第二部分，并且其中第一部分被可旋转地耦合到第二部分。在一个实施例中，该外壳的第二部分包括被配置成将传感器电路耦合到通信总线的绝缘位移连接器。在另一个实施例中，夕卜壳的第二部分还包括盖，该盖被配置成用于将通信总线锁定到邻近绝缘位移连接器的位置处。
[0008]根据一个实施例，该外壳被配置成可在第一位置和第二位置之间旋转，其中，在第一位置处，该外壳的第一部分从第二部分旋转离开从而允许从外部可以进入到内室，并且其中，在第二位置处，该外壳的第一部分朝向第二部分旋转，从而使外壳包围该内室。[0009]根据另一个实施例，传感器电路还包括收发器，该收发器被耦合到微控制器并且被配置成用于接收数字参考信号以及将与该数字参考信号相关的数据提供给通信总线。在一个实施例中，该收发器被进一步配置成用于从通信总线接收表示电力线的电压、频率和相位信息三者中的至少一个的数据。在另一个实施例中，该微控制器被配置成通过使用来自通信总线的数字参考信号和数据来计算该电力线的功率参数。
[0010]另一方面，本发明的特征在于一种用于监测负载中心内的电力线的方法，该方法包括将电流互感器耦合到负载中心内的电力线，将传感器电路耦合到负载中心内的通信总线，使用电流互感器产生具有与电力线的电流电平相关的电平的参考信号，使用传感器电路将参考信号转换成数字参考信号，以及将该数字参考信号提供给通信总线。
[0011 ] 根据一个实施例，将电流互感器耦合到电力线的操作包括将电力线包围在电流互感器内。在另一个实施例中，将传感器电路耦合到通信总线的操作包括通过传感器电路的至少一个触点穿透通信总线外部绝缘层以及将至少一个触点连接到该通信总线内的适当导体。
[0012]根据另一个实施例，该方法还包括通过通信总线将唯一的地址分配给该传感器电路。在一个实施例中，这种提供的操作包括在外部控制器指定的时间将该数字参考信号提供给通信总线。在另一个实施例中，该方法还包括使用传感器电路从通信总线接收电力。
[0013]一方面，本发明的特征在于一种用于监测电力线中的电流的设备，该设备包括电流互感器，该电流互感器被配置成用于产生具有与电力线的电流电平相关的电平的参考信号，该设备还包括传感器电路，该传感器电路被配置成用于将参考信号转换成数字参考信号并将与数字参考信号相关的数据提供给通信总线，该设备还包括装置，该装置用于容纳单个外壳之内的电流互感器和传感器电路，并且该装置用于将单个外壳耦合到电力线和通信总线。
[0014]根据一个实施例，该传感器电路被配置成用于从通信总线接收电力。在另一个实施例中，该传感器电路包括收发器，该收发器被耦合到微控制器并且被配置成用于接收数字参考信号以及向通信总线提供与数字参考信号相关的数据。
[0015]根据另一个实施例，该收发器进一步被配置成用于从通信总线接收表示电力线的电压、频率和相位信息三者中至少一个的数据。在一个实施例中，该微控制器被配置成通过使用来自通信总线的数字参考信号和数据来计算电力线的功率参数。
[0016]一方面，本发明的特征在于一种用于监测耦合到输入线路的多个电路支路的系统，该系统包括通信总线、多个传感器电路，其中每个传感器电路都被配置成耦合到通信总线以及多个电路支路中的至少一个，其中，每个传感器电路进一步被配置成用于在多个电路支路中的至少一个中对电流进行采样，该系统还包括控制器，该控制器被配置成耦合到通信总线和输入线路，其中，该控制器进一步被配置成对输入线路上的电压进行采样，并且其中，该控制器进一步被配置成经由通信总线将由多个传感器电路执行的电流采样与该控制器执行的电压采样同步。
[0017]根据一个实施例，控制器进一步被配置成用于经由通信总线从多个传感器电路中的至少一个中接收电流采样数据。在另一个实施例中，该控制器还被配置成基于从多个传感器电路中的至少一个中接收的电流采样数据以及基于电压采样数据，计算多个电路支路中的至少一个的RMS电流、功率或能耗中的至少一个。在一个实施例中，该控制器还被配置成用于确定其中应该发生有电流采样和电压采样的电压波形的相位角。
[0018]根据另一个实施例，多个传感器电路中的至少一个包括耦合到多个电路支路中的至少一个的电流互感器。
[0019]另一方面，本发明的特征在于一种用于监测耦合到电力线的多个电路支路的方法，该方法包括:将传感器电路耦合到多个电路支路中的每一个以及耦合到通信总线，将控制器耦合到通信总线以及耦合到电力线，使用至少一个传感器电路对多个电路支路中的至少一个中的电流进行采样，使用控制器对电力线上的电压进行采样，并且使用控制器经由通信总线将通过至少一个传感器电路进行的电流采样与通过控制器进行的电压采样同步。
[0020]根据一个实施例，同步的操作包括:通过控制器检测电力线上的电压波形，并且使用控制器确定电流采样和电压采样的这些操作应该发生于其中的电压波形的相位角。在一个实施例中，同步的操作还包括:使用控制器经由通信总线向传感器电路中的每一个广播这样的内容，即，对电流进行采样的操作应该开始，并且在广播操作之后的预定的延迟之后，启动电压采样的操作。在另一个实施例中，同步的操作还包括:使用控制器经由通信总线对至少一个传感器电路广播这样的内容，即，对电流进行采样的操作应该开始，并且在广播操作之后的预定的延迟之后，启动电压采样的操作。
[0021]根据另一个实施例，该方法进一步包括使用控制器经由通信总线从至少一个传感器电路中接收电流采样数据。在一个实施例中，该方法进一步包括将电流采样数据发送到外部的客户端。在另一个实施例中，该方法进一步包括:基于从至少一个传感器电路中接收的电流采样数据以及基于电压采样数据，使用控制器计算多个电流支路中的至少一个的RMS电流、电压或能耗中的至少一个。
[0022]根据一个实施例，该方法进一步包括将RMS电流、电压或能耗中的至少一个发送到外部客户端。在一个实施例中，发送的操作包括将RMS电流、电压或能耗中的至少一个无线地发送到外部客户端。在另一个实施例中，该方法进一步包括使用控制器经由通信总线将唯一的地址分配到传感器电路中的每一个。
[0023]根据另一个实施例，该方法进一步包括使用控制器，响应于接收电流采样数据的操作，确认该电流采样数据已经被成功地接收，并且使用至少一个传感器电路，响应于确认操作，进入节电模式。在一个实施例中，进入节电模式的操作，包括启动睡眠定时器，其中，至少一个传感器电路保持在节电模式中，直到睡眠定时器期满。
[0024]一方面，本发明的特征在于一种用于监测耦合到输入线路的多个电路支路的系统，该系统包括通信总线，多个传感器电路，每个传感器电路被配置成耦合到通信总线以及耦合到多个电路支路中的至少一个，其中，每个传感器电路进一步被配置成对多个电路支路中的至少一个中的电流进行采样，该系统还包括控制器，该控制器被配置成耦合到通信总线和输入线路，该系统还包括装置，该装置用于将通过多个传感器电路中的至少一个所执行的电流采样与通过控制器所执行的电压采样同步。
[0025]根据一个实施例，该控制器进一步被配置成用于经由通信总线从多个传感器电路中的至少一个接收电流采样数据。在一个实施例中，控制器还被配置成基于从多个传感器电路中的至少一个中接收的电流采样数据以及基于电压采样数据来计算多个电路支路中的至少一个的RMS电流、功率或能耗中的至少一个。
[0026]另一方面，本发明的特征在于一种用于监测耦合到负载中心内的输入线路的多个电路支路的系统，该系统包括多个电流传感器，每个电流传感器被配置成耦合到多个电路支路中的至少一个并且被配置成用于产生信号，该信号具有与多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平，该系统还包括通信总线，多个传感器电路，每个传感器电路被耦合到多个电流传感器中的相关联的一个并且被配置成被耦合到通信总线，其中，多个传感器电路中的每一个被配置成用于将来自多个电流传感器中的相关联的一个的信号转换成数字测量信号并将该数字测量信号提供给通信总线，该系统还包括控制器，该控制器被配置成耦合到通信总线并且被配置成用于通过通信总线接收来自每个传感器电路的数字测量信号，并且将与每个传感器电路中的数字测量信号相关的数据发送到外部客户端。
[0027]根据一个实施例，该控制器还被配置成位于负载中心内部。在另一个实施例中，该系统进一步包括耦合到该控制器的无线电装置，其中，该无线电装置被配置成用于将与每个传感器电路中的数字测量信号相关的数据发送到外部客户端。
[0028]根据另一个实施例，多个传感器电路中的每一个被配置成可以可拆卸地耦合到通信总线。在一个实施例中，多个电流传感器中的每一个被配置成可拆卸地耦合到多个电路支路中的一个。在另一个实施例中，多个传感器电路中的每一个包括辅助微控制器，该辅助微控制器被耦合到多个电流传感器中的相关联的一个，并且被配置成将来自多个电流传感器中的相关联的一个的模拟参考信号转换成数字测量信号并且将该数字测量信号提供给通信总线。
[0029]根据一个实施例，该控制器包括主要的微控制器，其被配置成用于接收来自多个传感器电路中的每一个的数字测量信号，并且将与多个传感器电路中的每一个中的数字测量信号相关的数据提供给外部客户端。在一个实施例中，该控制器还包括电源模块，该电源模块被耦合到多个电路支路中的至少一个，其中，主要的微控制器进一步被配置成用于测量多个电路支路中的至少一个的电压、相位和频率中的至少一个，并且将与电压、相位和频率中的至少一个相关的数据经由通信总线发送到多个传感器电路中的至少一个。
[0030]根据另一个实施例，主要的微控制器被配置成用于将唯一的地址分配给多个传感器电路中的每一个，并且被配置成用于控制通信总线上的通信。在一个实施例中，主要的微控制器进一步被配置成基于来自至少一个传感器电路的数字测量信号以及基于所测得的多个电路支路中的至少一个的电压、相位和频率中的至少一个来计算多个电路支路中的至少一个的功率和能量参数。
[0031]根据一个实施例，至少一个辅助微控制器被配置成用于接收来自主要的微控制器的电压、相位和频率中的至少一个相关的数据，并基于数字测量信号以及基于所接收的与电压、相位和频率中的至少一个相关的数据，计算多个电路支路中的一个的功率和能量参数。
[0032]一方面，本发明的特征在于一种用于监测耦合到负载中心内的电力线的多个电路支路方法，该方法包括:将电流互感器耦合到多个电路支路中的每一个，将多个传感器电路耦合到通信总线，其中，传感器电路中的每一个被耦合到电流互感器中的一个，将集中器耦合到通信总线，在每个电流互感器中生成参考信号，该参考信号具有与多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平，使用多个传感器电路中的每一个，将来自相应的电流互感器的参考信号转换成数字测量信号并将该数字测量信号提供给通信总线，使用集中器通过通信总线从每个传感器电路接收数字测量信号，并且将与每个传感器电路中的数字测量信号相关的数据发送到外部客户端。
[0033]根据一个实施例，该方法进一步包括通过通信总线管理与集中器的通信。在一个实施例中，管理的操作包括使用集中器将唯一的地址分配到多个传感器电路中的每一个。在另一个实施例中，发送的操作包括将与每个传感器电路中的数字测量信号相关的数据无线地发送到外部客户端。
[0034]根据另一个实施例，该方法进一步包括:使用集中器测量被提供给多个电路支路的电力的电压、相位和频率中的至少一个，并且将与电压、相位和频率中的至少一个相关的数据经由通信总线发送到多个传感器电路。
[0035]根据一个实施例，该方法进一步包括:基于所接收的与电压、相位和频率中的至少一个相关的数据，使用多个传感器电路来计算多个电路支路的功率和能量参数，将与该功率和能量参数相关的数据经由通信总线提供给集中器，以及将与该功率和能量参数相关的数据发送到外部客户端。
[0036]另一方面，本发明的特征在于一种用于监测耦合到负载中心内的输入线路的多个电路支路的系统，该系统包括多个电流互感器，每个电流互感器被配置成耦合到多个电路支路中的一个并且其被配置成用于产生信号，该信号具有与多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平，该系统还包括多个传感器电路，每一个传感器电路被耦合到多个电流互感器中的相关联的一个，并被配置成将来自多个电流互感器中的相关联的一个的信号转化成数字测量信号，该系统还包括集中器，该集中器被配置成用于接收数字测量信号，并将与该数字测量信号相关的数据发送到外部客户端，该系统还包括装置，该装置用于将来自多个传感器电路的数字测量信号经由总线提供给集中器。
[0037]根据一个实施例，该集中器进一步被配置成位于该负载中心内部。根据另一个实施例，该系统进一步包括耦合到集中器的无线电装置，其中，该无线电装置被配置成用于将与数字测量信号相关的数据发送到外部客户端。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]附图并非按比例绘制。在附图中，各图中所示的每个相同或几乎相同的部件用相似的标号表示。为了清楚起见，在每幅图中，并不是每个部件都被标记。在附图中:
[0039]图1是根据本发明的各方面的负载中心的电路图；
[0040]图2A是根据本发明的各方面的被耦合到电路支路之前的智能CT的示意图；
[0041]图2B是根据本发明的各方面的被耦合到电路支路之后的智能CT的示意图；
[0042]图3A是根据本发明的各方面的被耦合到通信总线之前的智能CT的示意图；
[0043]图3B是根据本发明的各方面的被耦合到通信总线之后的智能CT的示意图；
[0044]图3C是根据本发明的各方面的与通信总线锁定在一起的智能CT的示意图
[0045]图4是根据本发明的各方面的被耦合到菊瓣式链接总线的智能CT的电路图
[0046]图5是根据本发明的各方面的集中器的框图；以及
[0047]图6是根据本发明的各方面的CT集中器的操作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0048]本发明的实施例不限于下文描述提出的或附图中示出的部件的结构和布置的细节。本发明的实施例能够以多种方式实践或执行。并且此处所使用的措辞或术语是用于描述的目的而不应当被视为限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其在本文中的各种变体用来指包括随后列出的项目及其等价物以及其它项目。
[0049]如上所述，CT可用于供电系统的负载中心以便于监测电路支路并且有助于提供有效的能源管理。例如，CT可以被耦合到负载中心的电路支路的内侧或外侧。然而，随着供电系统的规模和复杂度的增加，对于CT来说可能会出现多个挑战。
[0050]通常，现有的方法和系统依赖于单个的CT的系统，每个CT都以“中心辐射型”的拓扑结构的方式被连接到主控制器和测量单元。在这样的系统中，每个CT需要将其连接到主控制器及其测量单元的专用电缆，使得电缆或电线的数量随着传感器的数量线性增加。此夕卜，一些管辖范围对于配电盘内可用的“空白空间”(即，配电盘内没有线路和其他电子设备的空间)的数量具有管理要求。因此，随着CT的数量的增加，配电盘内的电缆和电路的数量会变得难以管理并且会违反管理要求。
[0051]在某些情况下，甚至可能困难的是，将所有所需的CT以及相应的电路物理地放置在负载中心之内，并且由于这种负载中心的复杂性，安装、拓展和维护也可能是昂贵的、困难的并且甚至可能是有害的。
[0052]本文所述的至少一些实施例克服了这些问题，并提供了一种用于相对较小的、复杂度较小的而且更易管理的方法和系统，用于利用CT来监测负载中心的电路支路。
[0053]图1示出了根据本发明的一个实施例的负载中心100，其包括一种用于监测负载中心100的辅助电路支路102的系统。负载中心100包括外壳101。在外壳101内部，负载中心100包括第一输入电力线104、第二输入电力线106、多个电路支路102、中线108以及接地连接110。第一输入电力线104、第二输入电力线106每个都被配置成耦合到外部电源(例如，公用电源系统)(未不出)。多个电路支路102中的每一个被配置成稱合在输入电力线104和106两者的其中之一与外部负载112 (例如，装置、电源出口、灯等)之间。根据一个实施例，输入电力线104和106中的每一个包括稱合在输入电力线104、106与电路支路102之间的电路断路器113。根据另一个实施例，多个电路支路102中的每一个包括耦合在输入电力线104、106与外部负载112之间的电路断路器115。在一个实施例中，电路断路器113和115中的每一个的额定电流可以基于与电路断路器113和115相关联的电路支路102被耦合到的外部负载112所需的电力进行配置。中线108被耦合到接地连接110。根据一个实施例，中线经由中性母线116被耦合到接地连接110。根据另一个实施例中，接地连接110经由接地母线118被耦合到中线108。
[0054]在外壳101内部，负载中心100还包括:多个电流互感器(CT) 114，多个智能传感器电路120、通信总线122以及CT集中器124。根据一个实施例，通信总线122包括多根电线。例如，在一个实施例中，通信总线122是包括4根电线的带状电缆(电力线、返回线路，D+差分对线路，D-差分对线路);然而，在其它实施例中，通信总线122可包括任意数量及类型的电线。多个CT114中的每一个被耦合到多个电路支路102中的至少一个。根据一个实施例，CT114也可以被耦合到每个输入线路104、106。根据一个实施例，每个CT114包围相应的电路支路102或输入线路104、106。多个CT中的每一个也被耦合到相应的智能传感器电路120。每个智能传感器电路120被耦合到通信总线122。
[0055]根据一个实施例，每个智能传感器电路120被连接到通信总线122，使得每个智能传感器电路120与CT集中器124进行电气通信。在一个实施例中，每个智能传感器电路120被夹到通信总线122上。例如，在一个实施例中，智能传感器电路120的电触点(未示出)被压到通信总线122上，使得电触点穿透通信总线122的绝缘层，并且被电耦合到通信总线122内适当的导体。在其它实施例中，智能传感器电路120可以以不同的方式被耦合到通信总线122。例如，根据一个实施例，该智能传感电路120经由母线或菊链式连接器(未示出)可被耦合到通信总线122。将在下面更详细地讨论智能传感器电路120到通信总线122的连接。
[0056]根据一个实施例，CT集中器124包括数字接口 125，至少一个模拟接口 127、电源模块126和ZigbeeRF接口 128。通信总线122被耦合到数字接口 125。该电源模块126经由至少一个支路电路102被耦合到至少一个输入电力线104、106。根据一个实施例(未示出)，至少一个CT114被直接地耦合到至少一个模拟接口 127。
[0057]根据一个实施例，将AC电力从外部源(例如，公用电源系统)提供到输入线路104和106。来自输入线路104和106的AC电力经由电路支路102被提供给外部负载112中的每一个。如果在输入线路104、106中检测到过载或短路，电路断路器113被配置成可以自动地打开和阻止输入线路104、106中的电流。如果在电路支路102中检测到过载或短路，电路断路器115被配置成可以自动地打开和阻止电路支路102中的电流。
[0058]CT集中器124的电源模块126从至少一个输入线路104、106中接收AC电力。电源模块126采用AC电力向CT集中器124提供电力。此外，CT集中器124测量AC电力的AC电压、频率和/或相位。根据一个实施例，CT集中器124被配置成可以将所测得的AC电压、频率和/或相位信息经由通信总线122传送到智能传感器电路120。例如，在一个实施例中，CT的集中器124将AC电力的相位信息发送到智能传感器电路120，使得CT集中器124可以与智能传感器电路120同步。CT集中器124与智能传感器电路120的同步将在下面进行更详细地讨论。根据一个实施例，CT集中器也能够通过电池供电。
[0059]通过电路支路102或输入线路104、106的AC电流在其相关的CT114中感应出成比例的AC电流，所述的相关的CT114包围电路支路102或输入线路104、106。根据一个实施例，当CT114可以被耦合到多个电路支路102时，与多个电路支路中的组合的电流成比例的AC电流在CT114中被感应，该CT114包围多个电路支路。
[0060]被耦合到CTl 14的智能传感电路120将来自CTl 14的成比例的AC电流转换成数字值，然后通过通信总线122将该数字值发送到CT集中器124。另外，智能传感器电路120可以被配置成可以经由通信总线122利用从CT集中器124所接收到的电压、频率和/或相位信息。例如，在一个实施例中，智能传感器电路120利用从CT集中器124接收到的相位信息与CT集中器124进行同步操作使得由智能传感器电路120所执行的电流测量可以与由CT集中器124所进行的电压测量同步。在另一个实例中，智能传感器电路120利用电压、频率和/或相位信息来计算功率和能量参数，例如，电路支路102或输入线路104、106的RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数。该信息也被转换成数字值，并且通过通信总线122被发送到CT集中器124的数字接口 125。根据一个实施例，至少一个CTl 14还可以将与穿过电路支路102的AC电流成比例的模拟信号直接地提供给CT集中器124的模拟接口 127。
[0061]根据一个实施例，一旦接收到来自智能传感器电路120的电流信息，CT集中器124利用所测得的电压、频率和/或相位信息来计算功率和能量参数，例如，电路支路102或输入线路104、106的RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数。
[0062]根据一个实施例，一旦接收到电流信息以及接收到和/或计算了电力信息，该CT集中器124将电流、功率和能量信息经由无线ZigbeeRF接口 128发送到外部客户端(例如，web服务器，家用显示器，因特网网关等)以协助负载中心100的电力管理以及协助包含该系统的住所或其他设施进行电力管理和控制。CT集中器124还可以经由有线连接或不同类型的无线连接将电流、功率和能量信息传送到外部客户端。
[0063]通过包括被所有的智能传感器电路120耦合到的单个的通信总线122，提供了一种相对较小的、复杂度较小的以及更易于管理的方法和系统，用于利用多个CT114来监测负载中心100的电路支路102。
[0064]图2A和图2B示出了将CTl 14耦合到电路支路102的过程的一个实施例。根据一个实施例，外壳205包括CT114和封闭在其中的智能传感器电路120。在一个实施例中，该外壳205的第一部分214包括CT114，并且第二部分216包括智能传感器电路120。图2A示出了被耦合到电路支路102之前的第一部分214，并且图2B示出了被耦合到电路支路102之后的第一部分214。
[0065]第一部分214经由铰链206被耦合到第二部分216。第二部分216包括被耦合到杆204的按钮202。在第一个部分214被耦合到电路支路102之前，杆114处于向上的位置，使第一部分214摆动远离第二部分216并且形成开口 208，电路支路102通过该开口 208可以被插入。当需要连接到电路支路102时，用户可以配置第一部分214，使得电路支路102通过开口 208插入到内室209。然后，该用户可以向下按压按钮202，促使杆204沿向下的方向移动。杆204压靠在第一部分214的外侧部分210，使第一部分214朝向第二部分216摆动，并且捕获第一部分214的内室209中的电路支路102。根据其它的实施例，第一部分214可以以不同的方式被连接到电路支路102。例如，第一部分214可以被手动放置在电路支路102周围。如上所述，电路支路102被第一部分214 (并因此也是CT114)包围后，电路支路102中的AC电流会在CTl 14内产生成比例的AC电流。
[0066]图3A、3B和3C示出了将第二部分216耦合到通信总线122的过程。图3A示出了被连接到通信总线122之前的第二部分216。图3B示出了被连接到通信总线122之后的第二部分216。图3C示出了与通信总线122锁定在一起的第二部分216。根据一个实施例，第二部分216包括一个绝缘位移连接器(IDC) 302 (例如，AVX系列9176IDC)。根据一个实施例，IDC302可包括多个叶片304。例如，如果如上所述，第二部分216 (并因此是智能传感器电路120)被配置成耦合到四线带状电缆，那么IDC302将包括四个叶片，每个叶片被配置成被耦合到电缆内相应的导体。然而，根据其它实施例，IDC302可包括任意数量的叶片以足够将智能传感器电路120连接到通信总线122。
[0067]第二部分216还可以包括经由铰链308被耦合到第二部分216的锁定盖306。在被耦合到通信总线122之前，第二部分216的锁定盖306被摆动远离IDC302，从而允许用户将通信总线122放置在IDC302附近。用户向下按压通信总线122，从而引起通信总线122压靠在IDC302上。IDS302的多个叶片304穿透通信总线122的外部绝缘层310，所述多个叶片304中的每一个与通信总线122内的相应的导体连接。然后，用户可以朝着IDC302摆动锁定盖，并向下按压锁定盖以将通信总线122锁定在合适的位置。根据其它的实施例，第二部分216 (并因此也是智能传感器电路120)可以以不同的方式被耦合到通信总线122。例如，智能传感器电路也可以经由母线被耦合到通信总线122。一旦被耦合到通信总线122，智能传感器电路120与CT集中器124进行电通信。
[0068]图4是多个CTl 14以及被耦合到通信总线122的智能传感器电路120的电路图。如上所述，每个CTl 14被耦合到电路支路102或输入线路104、106。例如，在一个实施例中，如关于图2A和图2B所述的，每一个CT114被配置成包围电路支路102或输入线路104、106。如上所述，每个智能传感器电路120被耦合到通信总线122。根据一个实施例，通信总线122可以是包括电力线122d、D-差分对线路122c、D+差分对线路122b以及返回(接地)线路122a的四线带状电缆。在一个实施例中，通信总线122是RS-485总线；然而，根据其它的实施例，可以使用不同类型的总线。
[0069]每个智能传感器电路120包括微控制器402。在一个实施例中，微控制器402是低功率微控制器(例如，STM8低功率微控制器)。根据一个实施例，微控制器402包括模拟接口 404、参考接口 406、电源接口 408、返回接口 410、发送接口 412和接收接口 414。根据一个实施例，电源接口 408被耦合到电力线122d，并且返回接口 410被耦合到返回线路122a。这样，每个智能传感器电路120是由通信总线122供电。根据另一个实施例，每个CT114并联地耦合在模拟接口 404和参考接口 406之间。在一个实施例中，每个智能传感器电路120还包括并联地耦合在模拟接口 404和参考接口 406之间的负载电阻器415。
[0070]每个智能传感器电路120还包括收发器403 (例如，RS-485收发器)。根据一个实施例，收发器403包括耦合在发送接口 412和通信总线122之间的第一二极管416，以及耦合在接收接口 414和通信总线122之间的第二二极管418。此外，在一个实施例中，收发器403并联地耦合在电力线122d和返回线路122a之间。
[0071]如前所述，与CTl 14耦合的电路支路102或输入线路104、106中的AC电流416将在CTl 14中产生成比例的AC电流418。负载电阻器415将成比例的AC电流418转换成成比例的AC电压。微控制器402经由模拟接口 404接收成比例的AC电压并将成比例的AC电压转换成数字值。随后，微控制器402将数字值经由发送接口 412和收发器403提供给传送线路122b，并将数字值通过通信总线122发送到CT集中器124。此外，微控制器402被配置成用于经由接收线路122c、收发器403和接收接口 414从CT集中器124接收电压、频率和/或相位信息。如上所述，微控制器402可以使用从CT集中器124接收的额外的电压、频率和/或相位信息和接收到的成比例的AC电流418 —起来计算电路支路102或输入线路104、106的功率和能量参数，例如RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数等。这种信息也可以被转换成数字值，并经由发送接口 412、收发器403和发送线路122b被发送到CT集中器124。在一个实施例中，微控制器402还可以使用从CT集中器124接收到的相位信息，以将智能传感器电路120中的电流测量与CT集中器124中的电压测量同步。
[0072]图5是一个CT集中器124的框图。如上所述，CT集中器124具有耦合到通信总线122的数字接口 125。该通信总线被耦合到多个智能传感器电路120和多个CT114。
[0073]根据一个实施例，CT集中器124包括电源模块126。在一个实施例中，电源模块126包括被配置成耦合到单相电源的单相电源接口 502。在另一个实施例中，电源模块126包括被配置成耦合到三相电源的三相电源接口 504。例如，三相电源接口 504可以被配置成用于接收来自三相Λ形或Y形电力连接的电力。应当理解的是，耦合到单相接口 502或三相接口 504的电源是耦合到输入线路104、106的相同电源，并且如图1所描述的那样。因此，由电源模块126所接收的电力与被提供给电路支路102的电力实质上相同。
[0074]根据一个实施例，电源模块126还包括DC接口 506、传感器接口 508以及额外的引脚接口 510。根据一个实施例，该额外的引脚接口 510包括四个额外的引脚(例如，发送引脚、接收引脚、电源模块型引脚以及辅助电源引脚)。然而，在其它的实施例中，额外的引脚接口 510可以包括任意数量及类型的引脚。根据另一个实施例，CT集中器124还可以包括具有DC接口 514的电池组512。在一个实施例中，电源模块126和/或电池组512是模块化的，并且可以将其从CT集中器124中取下。
[0075]根据一个实施例，CT集中器124包括:第一DC接口 516，其被配置成耦合到电池组512的DC接口 514 ;第二 DC接口 518，其被配置成耦合到电源模块126的DC接口 506 ;传感器接口 520，其被配置成耦合到电源模块126的传感器接口 508 ;以及额外的引脚接口 522，其被配置成耦合到电源模块126的额外的引脚接口 510。该额外的引脚接口 522包括四个附加的引脚(例如，发送引脚、接收引脚、电源模块型引脚以及辅助电源引脚)。然而，在其它的实施例中，额外的引脚接口 522可以包括任意数量以及类型的引脚。
[0076]第一 DC接口 516和第二 DC接口 518被耦合到电源管理模块524。电源管理模块524被耦合到微控制器528。传感器接口 520和额外的引脚接口 522被耦合到微控制器528。CT集中器124还包括耦合在数字接口 125和微控制器528之间的收发器530以及耦合到微控制器528的非易失性存储器模块532。在一个实施例中，非易失性存储器模块532包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM);然而，在其它的实施例中，非易失性存储器模块532可以包括任何类型的非易失性存储器(例如，如串行闪存存储器)。
[0077]CT集中器124还包括耦合到微控制器的用户接口 534。在一些实施例中，用户接口可以包括任何类型的控制器，其允许用户与CT集中器124进行交互(例如，这种控制器包括开关、按钮、LED等)。根据一个实施例，CT集中器124还包括USB端口 536和串行端口538。
[0078]CT集中器124还包括无线电装置模块和天线540。在一个实施例中，无线电装置模块是ZigBee无线电装置；然而，在其它的实施例中，无线电装置模块540可以被配置使用不同的无线标准。根据一个实施例，无线电装置和天线540被耦合到微控制器528、接通/断开开关542以及串行存储器模块544。
[0079]该电源模块126从电源(例如，单相或三相电源)(未示出)接收AC电力，调制所接收到的AC电力并将所接收到的AC电力转换成DC电力，并将该DC电力经由DC接口 506和第二 DC接口 518提供给CT集中器124。电源管理模块524从第二 DC接口 518接收DC电力并将合适的DC电力提供给CT集中器124的部件(例如，微控制器528)。根据另一个实施例，电池组512可以经由DC接口 514和第一 DC接口 516将DC电力提供给CT集中器124。电源管理模块524从第一 DC接口 516接收DC电力并将合适的DC电力提供给CT集中器124的部件(例如，微控制器528)。
[0080]该电源模块126将从电源(例如，单相或三相电源)接收的电力信号经由传感器接口 508、520提供给微控制器528。在一个实施例中，该电力信号包括电压感测信号和相位同步信号。根据另一个实施例，电源模块126还经由额外的引脚接口 510、522向微控制器提供额外的信息。例如，附加的信息可以经由发送引脚、接收引脚、电源模块型引脚以及辅助电源引脚被提供给微控制器。
[0081]微控制器528经由传感器接口 520从电源模块126接收电源信号信息。微控制器528测量被提供给电源模块126的电力的电压、频率和相位。应当理解的是，由于提供给电源模块126的电力与提供给电路支路102 (如上所述)的电力实质上相同，所以由与电源模块126相关的微控制器528所测量的电压、频率和相位与被提供给电路支路102的电力的电压、频率和相位相同。
[0082]在通电后，微控制器528经由收发器530、数字接口 125和通信总线122开始与智能传感器电路120进行通信。根据一个实施例，微控制器528可以利用RS-485物理通信协议通过通信总线122进行通信。然而，可以使用其它的物理通信协议。作为主控制器的微控制器528识别了哪些智能传感器电路120被耦合到通信总线122。主要的微控制器528将微控制器402作为辅助的控制器并将唯一的地址分配给每个辅助的微控制器402 (并因此也是智能传感器电路120)。根据一个实施例，每当新的智能传感器电路120被耦合到通信总线122，它就由主要的微控制器528分配一个新地址。
[0083]根据一个实施例，主要的微控制器528利用Modbus串行通信协议来定义通信并定义在通信总线122上的寻址。主要的微控制器528使用Modbus协议将唯一的地址分配给智能传感器电路120，并设置通过通信总线122发送的数据的结构和格式。例如，根据一个实施例，使用Modbus协议通过通信总线122进行的通信，可按照2011年4月19日提交的名为“用于多点网络中传输数据的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR TRASNFERRING DATAIN A MULT 1-DROP NETWORK)”的美国专利申请第13/089，686号中所描述的来执行，所述的申请通过引用整个地被本文并入。在一个实施例中，主要的微控制器528使用了自动的寻址方案。例如，主要的微控制器528采用了按照2011年4月19日提交的名为“用于多点网络中的自动寻址设备的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATICALLY ADDRESSINGDEVICES IN A MULT1-DR0PNETW0RK)”的美国专利申请第13/089，678号中所描述的自动寻址方案，所述的申请通过引用整个地被本文并入。
[0084]根据一个实施例，Modbus协议允许多达255个智能传感器电路120被同时连接到通信总线122。应该理解的是，智能传感器电路120的数量可受负载中心100本身限制。例如，在通用的民用负载中心中，支路电路(并因此也是智能传感器电路)的最大数量是72。然而，根据至少一个实施例，主要的微控制器528和辅助的微控制器402可以使用不同的通信协议以允许任意数量的智能传感器电路120被耦合到通信总线122(例如，应用于大型商用负载中心)。
[0085]根据一个实施例，一旦所有的智能传感器电路120已经被识别并且由主要的微控制器528分配了地址，那么用户通过用户接口 534可将每个智能传感器电路120与特定的负载(例如，传感器# 12被分配给空调机；传感器# 13被分配给冰箱等等)相关联。
[0086]一旦智能传感器电路120的识别和寻址完成后，主要的微控制器528将监测智能传感器电路120。主要的微控制器528确定哪些智能传感器电路120正试图通过通信总线122进行通信，并且控制总线122上的通信以消除冲突或数据拥堵。此外，根据一个实施例，主要的微控制器528向智能传感器电路120提供功率参数信息。例如，如上所述，主要的微控制器528测量提供给电源模块126 (并因此也是电路支路102)的电力的电压、频率和相位。当智能传感器电路120需要时，主要的微控制器528经由收发器530和通信总线122将参数信息发送到智能传感器电路120。
[0087]如上所述，每个智能传感器电路120通过相关联的电路支路102或输入线路104、106来测量电流。根据一个实施例，使用所测量的电流和从主要的微控制器528所接收的附加参数信息(例如，电压、频率和相位)，智能传感器电路120可以计算电力信息，例如，相关的电路支路102或输入线路104、106的RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数。所计算出的电流和/或功率信息经由通信总线122、数字接口 125和收发器530被发送到主要的微控制器528。在一个实施例中，电力信息被以通过微控制器528确定的时间和速率发送到主要的微控制器528。如上所述，根据一个实施例，主要的微控制器528也可以经由模拟接口 127直接地从CT114接收模拟电流信息。
[0088]根据一个实施例，一旦从智能传感器电路120收到所计算出的电流，主要的微控制器528将利用所测得的电压、频率和/或相位信息来计算功率和能量参数，例如，电路支路102或输入线路104、106的RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数。
[0089]电流、功率和能量信息由主要的微控制器528提供给无线电装置模块和天线540。无线电装置模块和天线540向外部客户端(例如，web服务器，家用显示器，因特网网关)无线地发送电流、功率和能量信息以向终端用户或其它感兴趣的各方提供电力和能量消耗数据。根据一个实施例，电流、功率和能量信息也可以通过有线连接(例如，经由USB端口 536或串行端口 538)被提供给外部客户端。根据另一个实施例，电流、功率和能量信息可以通过另一种类型的接口，例如以太网或电力线通信(PLC)端口(未示出)被提供给外部客户端。
[0090]在如上所述的一个实施例中，每个智能传感器电路120确定了其相关的支路电路的电力信息，并将该信息发送到CT集中器124。在另一个实施例中，现在将参照图6对此进行说明，CT集中器124将通过每个智能传感器电路120进行的电流测量与通过CT集中器124进行的电压测量同步。这使得CT集中器124可以仅基于从智能传感器电路120接收的电流信息来计算电力信息。
[0091]图6是根据一个实施例的图5中的CT集中器124的操作方法的流程图。在方框602处，CT集中器124并因此也是智能传感器电路120被通电。在方框604处，CT集中器的主要的微控制器528将唯一的地址经由通信总线122分配给每个智能传感器电路120。如上所述，根据一个实施例，主要的微控制器528利用了自动的寻址方案。在方框606处，主要的微控制器528经由通信总线122将参数信息广播给每个智能传感器电路120。根据一个实施例，该参数信息包括频率(或周期)、每个周期样本的数目以及限定的睡眠定时器中的至少一个。在另一个实施例中，该广播信息包括缩放参数。根据另一个实施例，该广播信息包括先前的循环计算结果(例如，RMS电流、功率、能量)。
[0092]在608方框处，主要的微控制器528请求每个智能传感器电路120确认已经经由通信总线122收到该广播信息。根据一个实施例，在方框608处，主要的微控制器528还请求每个智能传感器电路120经由通信总线122将其传感器类型(例如，20A、80A或200A的电流互感器)发送到主要的微控制器528。在方框610处，主要的微控制器528创建所有的传感器电路120以及它们的类型(例如，通过型号)的清单。在方框612处，主要的微控制器528向每个智能传感器电路120发送这样的内容，即，该智能传感器电路120应该进入省电模式。
[0093]根据一个实施例，一旦智能传感器120进入省电模式,睡眠定时器被启用。在一个实施例中，使用睡眠定时器的目的是限制该系统的总功耗。例如，在一个实施例中，当智能传感器120处于省电模式时，智能传感器120将无法在通信总线上进行通信，并因此会需要较低的功率电平，直到睡眠定时器已经期满。通过使至少一部分的智能传感器120置于省电模式下，需要全功率的智能传感器120的总数量被限制，并且可能会降低该系统的总功耗。根据一个实施例，睡眠定时器是可编程的。在一个实施例中，睡眠定时器被配置的时间等于略少于智能传感器120的总数量乘以对电流进行采样的周期。
[0094]例如，根据一个实施例，该睡眠定时器被配置有使用下面的公式计算的时间(T):
[0095]T= (s-2) *t+ (t/2);
[0096]其中:
[0097]s表示智能传感器120的总数量，以及
[0098]t表示由主要的微控制器528限定的采样周期。
[0099]在一个实例中，其中，该采样周期是20ms，并且该系统包括总共6个智能传感器120，时间T被计算为90ms。在这个实例中，在智能传感器120已进行了测量并完成了发送电流样本原始数据之后，它将会进入省电模式90ms，并不会再次对电流进行采样，直到时间T (90ms)已期满。然而，在其它的实施例中，该睡眠定时器可以以不同的方式被配置。
[0100]在一个实施例中，目前处于省电模式下的智能传感器120被配置成提早退出节电模式(即，在时间T期满之前)，这是为时间T期满时将会开始进行的电流采样做准备。例如，在一个实施例中，目前处于省电模式下的智能传感器120被配置成提前IOms退出节电模式。在这样的一个实施例中，每个智能传感器120将被唤醒的总时间是30ms (除了 IOms的唤醒周期，其周期为20ms)。因此，通过错开智能传感器120所进行采样的电流，同时需要电力的智能传感器120的数量被限制，并因此该系统的总功耗被降低。这对于电池供电的系统尤其有用。
[0101]在方框614处，主要的微控制器528感测经由传感器接口 520从电源模块126所接收到的电力信号信息的电压、频率和/或相位。例如，根据一个实施例，主要的微控制器528通过电压感测信号感测电压和/或频率，并且主要的微控制器528通过相位同步信号感测相位。如上所述，根据一些实施例，从该电源模块126接收到的电力信号信息可以与单相、双相或三相电力相关。
[0102]在方框616处，主要的微控制器528计算存在的所有相位(例如，1，2或3)的RMS电压。此外，在方框616处,主要的微控制器528将RMS电压与主要的微控制器528的额定电压进行比较，以确认RMS电压以及相位信号是正确的。例如，根据一个实施例，如果主要的微控制器528被连接到北美的一个公用系统，那么主要的微控制器528将确认其正在测量120V，60HZ的信号。然而，在另一个实施例中，如果主要的微控制器528被连接到欧洲的公用系统，那么主要的微控制器528将确认其正在测量220V，50HZ的信号。
[0103]在方框618处，主要的微控制器528确定了进行同步的测量所采取的适当的相位角。根据一个实施例，该相位角可被配置为任意的相位角，并且不必限制到过零。在一些实施例中，相位角可以被配置成不同于过零的一个角度，以特意地避免可能在过零处存在的噪声。
[0104]在方框620和622处，由主要的微控制器529和智能传感器电路120同步的采样以先前确定的相位角开始进行。例如，根据一个实施例，在方框620处,主要的微控制器528同时与所有智能传感器电路120进行通信以在它们相应的电路支路102上以预定的相位角来启动对电流进行的采样。此外，在方框620进行的同时，处于方框622处的主要的微控制器528以先前确定的相位角来启动从电源模块126接收到的电力信号信息的电压米样，以将电压测量和由所有的智能传感器电路120所进行的电流测量同步。根据一个实施例，在与智能传感器电路120对电流进行采样的相同周期内，主要的微控制器528对电压进行采样。
[0105]根据另一个实施例，作为与所有的智能传感器电路120同时进行通信的替代，主要的微控制器528与至少一个特定的传感器(例如，具有唯一地址的传感器)进行通信以在相应的电路支路102中开始电流采样。这样，主要的微控制器528能够在至少一种特定类型的电路支路(例如，耦合到特定类型的负载的电路支路)上启动电流采样。仅通过在选择的数个电路支路102中进行电流采样，该系统的整体功耗可以被降低。
[0106]根据一个实施例，被控制开始采样的每个智能传感器电路120，在进行预定数量采样的预定的时间段内，将在智能传感器电路120的相应的支路中进行电流采样，采样的时间和数量由主要的微控制器528在广播参数信息中预先设置。在一个实施例中，电流采样的原始数据被存储在每个智能传感器电路120的缓冲器中。
[0107]在方框624处，一旦完成给定周期内的电压采样，主要的微控制器528请求正在对电流进行采样的每个智能传感器电路，将给定的时间段内的电流采样原始数据从缓冲器经由通信总线122发送到主要的微控制器528。根据一个实施例，电流采样原始数据被加盖时间戳。
[0108]在方框626处，一旦确认收到电流采样原始数据，主要的微控制器528向先前的电流采样智能传感器120广播这样的内容，即，智能传感器120应该进入节电模式，使得更多电力可用于其它的智能传感器(如上所述)。
[0109]根据一个实施例，在方框626处，通过使用所接收的电流数据和所测得的电压数据，主要的微控制器528计算与智能传感器102相关的电路支路102的RMS电流、功率(例如，4象限)和/或能耗，其中，主要的微控制器528从该智能传感器102接收原始的电流采样数据。根据一个实施例，当主要的微控制器528正在进行其电流、功率和/或能量的计算时，它可以自动地考虑主要的微控制器528和智能传感器102之间的任何的通信延迟。在计算该电流、功率和能量信息之后，对于另一个智能传感器120或一组智能传感器120来说，主要的微控制器528可重复方框620到方框628所进行的操作。
[0110]在至少一些实施例中，使用主要的微控制器528单独控制智能传感器电路120的同步，消除了将每个智能传感器电路120和来自电源模块的相位同步信号单独地用线连接的任何需要。由于主要的微控制器528将控制这种同步，所以智能传感器电路120内的锁相环(PLL)电路也可以免去。通过使主要的微控制器528选择发生采样所采用的相位角，可以增加该系统的灵活性。例如，为了提供最理想的结果，可以选择任何适当的相位角。
[0111]尽管根据本发明的实例本文是关于负载中心进行描述的，但是其它的实施例也可以用于需要监测的电力线的电流、功率以及能量的任何的电气系统内。还应当认识到，根据本发明的实例可以被用于监测任何类型(例如，商用的或住宅的)或规模的系统。
[0112]尽管根据本发明的实例本文描述为使用能够被夹紧到电路支路102上电流互感器114，但是其它的实例可使用不同类型的电流传感器。例如，可以使用利用分流电阻、霍尔效应和环形(实芯)电流互感器的电流传感器。
[0113]本文所述的根据本发明的至少一些实施例中，传感器电路120和CT集中器124之间的通信是通过有线接口(即，通信总线122)进行的。其它的实例可以使用无线接口。例如，在传感器电路120和CT集中器124之间的通信可以遵循无线标准进行，例如在2010年5月28日提交的题为“用于电流、功率和能量无线监测的自供电的系统(SYSTEM FORSELF-POWERED, WIRELESS MONITORING OF ELECTRICAL CURRENT, POWER AND ENERGY)” 的美国专利申请第12/789，922号中所述的ZigBeeRF4CE标准或IEEE802.15标准，其中，该申请通过引用整个地被本文并入。
[0114]通过在负载中心内部只包括单个的通信总线，而不是单独的专用的连接(例如，“中心辐射型式布线”)，以及经由单个的通信总线将所有的智能CT连接到负载中心内部的CT集中器；提供了一种相对较小、复杂度较小以及更易于管理的方法和系统，用于利用多个CT来监测负载中心的电路支路。
[0115]因此，这样描述了本发明的至少一个实施例的几个方面之后，应当理解，本领域的技术人员将容易想到各种变化、修改和改进。这些变化、修改和改进被视为本公开内容的一部分，并且被视为在本发明的精神和范围之内。因此，上述描述和附图仅是举例。
【权利要求】
1.一种用于监测耦合到负载中心内部的输入线路的多个电路支路的系统，所述的系统包括: 多个电流传感器，每个所述的电流传感器被配置成耦合到所述的多个电路支路中的至少一个，并且被配置成用于产生信号，所述的信号具有与所述多个电路支路中的所述的一个的电流电平相关的电平； 通信总线； 多个传感器电路，每个所述的传感器电路被耦合到所述的多个电流传感器中相关联的一个，并且被配置成耦合到所述的通信总线，其中，所述的多个传感器电路中的每一个被配置成将来自所述的多个电流传感器中所述的相关联的一个的信号转换成数字测量信号，并将所述的数字测量信号提供给所述的通信总线；以及 控制器，其被配置成耦合到所述的通信总线，并且被配置成用于通过所述的通信总线从每个传感器电路接收所述的数字测量信号，并将与来自每个传感器电路的所述的数字测量信号相关的数据发送到外部客户端。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述的控制器还被配置成位于所述的负载中心内部。
3.如权利要求1所述的系统，还包括耦合到所述的控制器的无线电装置，其中所述的无线电装置被配置成将与来自每个传感器电路的所述的数字测量信号相关的所述的数据发送到外部客户端。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述的多个传感器电路的每一个被配置成被可拆卸地耦合到所述的通信总线。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述的多个电流传感器中的每一个被配置成可拆卸地耦合到所述的多个电路支路中的一个。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述的多个传感器电路中的每一个包括辅助的微控制器，所述的辅助的微控制器被耦合到所述的多个电流传感器中所述的相关联的一个，并且被配置成用于将来自所述的多个电流传感器中的所述的相关的一个的模拟参考信号转换成数字测量信号，并将该数字测量信号提供给所述的通信总线。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述控制器包括主要的微控制器，所述主要的微控制器被配置成从所述的多个传感器电路中的每一个接收所述的数字测量信号，并将与来自所述的多个传感器电路中的每一个的所述的数字测量信号相关的所述数据提供给所述的外部客户端。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述的主要的微控制器被配置成将唯一的地址分配给所述的多个传感器电路中的每一个，并且被配置成用于控制所述的通信总线上的通?目。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述控制器还包括电源模块，所述的电源模块被耦合到所述的多个电路支路中的至少一个，其中，所述的主要的微控制器还被配置成用于测量所述的多个电路支路中的所述的至少一个的电压、相位和频率中的至少一个，并将与所述的电压、相位和频率中的所述的至少一个相关的数据经由所述的通信总线发送到所述的多个传感器电路中的至少一个。
10.如权利要求9所述的系统，其中，至少一个辅助的微控制器被配置成用于从所述的主要的微控制器接收与所述的电压、相位和频率中的所述至少一个相关的所述数据，并且基于所述的数字测量信号和所接收到的与所述的电压、相位和频率中的所述至少一个相关的数据来计算所述多个电路支路中的一个的功率和能量参数。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述的主要的微控制器还被配置成基于来自至少一个传感器电路的所述的数字测量信号以及基于所测量的所述的多个电路支路中的所述的至少一个的电压、相位和频率中的至少一个，来计算所述的多个电路支路中的所述的至少一个的功率和能量参数。
12.一种用于监测耦合到负载中心内的电力线的多个电路支路的方法，所述的方法包括: 将电流互感器耦合到所述的多个电路支路中的每一个； 将多个传感器电路耦合到通信总线，其中，所述的传感器电路中的每一个被耦合到所述的电流互感器中的一个； 将集中器耦合到所述的通信总线； 在每个电流互感器中生成参考信号，所述的参考信号具有与所述的多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平； 使用所述的多个传感器电路中的每一个，将来自相应的电流互感器的参考信号转换成数字测量信号，并将所述的数字测量信号提供给所述的通信总线； 使用所述的集中器通过所述的通信总线从每个传感器电路接收所述的数字测量信号；以及 将与来自每个传感器电路的所述的数字测量信号相关的数据发送到外部客户端。
13.如权利要求12所述的方法，还包括管理通过所述的通信总线与所述的集中器进行的通信。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述的管理的操作包括:使用所述的集中器将唯一的地址分配到所述的多个传感器电路中的每一个。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述的发送的操作包括将与来自每个传感器电路的所述的数字测量信号相关的所述数据无线地发送到外部客户端。
16.如权利要求12所述的方法，还包括: 使用集中器测量被提供给所述的多个电路支路的电力的电压、相位和频率中的至少一个，以及 将与所述的电压、相位以及频率中的所述的至少一个相关的数据经由所述的通信总线发送到所述的多个传感器电路。
17.如权利要求16所述的方法，还包括: 基于所收到的与所述的电压、相位和频率中的所述的至少一个相关的数据，使用所述的多个传感器电路计算所述的多个电路支路的功率和能量参数； 将与所述的功率和能量参数相关的数据经由所述的通信总线提供给所述的集中器；以及 将与所述的功率和能量参数相关的所述的数据发送到所述的外部客户端。
18.一种用于监测耦合到负载中心内的输入线路的多个电路支路的系统，所述的系统包括:多个电流互感器，每个所述的电流互感器被配置成耦合到所述的多个电路支路中的一个，并且被配置成用于产生信号，所述的信号具有与所述的多个电路支路中的所述的一个的电流电平相关的电平； 多个传感器电路，每个所述的传感器电路被耦合到所述的多个电流互感器中的相关联的一个，并且被配置成将来自所述的多个电流互感器中的所述相关联的一个的信号转换成数字测量信号； 集中器，其被配置成用于接收所述的数字测量信号，并将与所述的数字测量信号相关的数据发送到外部客户端；以及 用于将来自所述的多个传感器电路的所述的数字测量信号通过总线提供给所述的集中器的装置。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述的集中器还被配置成位于所述的负载中心内部。
20.如权利要求18所述的系统，还包括耦合到所述的集中器的无线电装置，其中，所述的无线电装置被配置成将与所述的数字测量信号相关的所述的数据发送到外部客户端。
【文档编号】G01R22/10GK103620424SQ201280029955
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年4月17日 优先权日:2011年4月19日
【发明者】N·派克, 詹姆士·S·斯皮塔埃尔 申请人:施耐德电气It公司