具有光波导片的负荷中心监控器的制造方法
【专利说明】具有光波导片的负荷中心监控器
[0001]发明人:史蒂夫.Μ.米莱德发明领域
[0002]所公开的发明广泛地涉及监控负荷中心中的电能需求。
[0003]发明背景
[0004]为了创造智能电网基础设施以更好地管理能源，有必要监控并测量在单独的消耗点(points of consumpt1n)的、在家庭中的、在营业地点的以及在工业现场的能耗需求。在家庭、营业地点以及工厂中的电力分配的焦点是负荷中心，其中支路采用在负荷中心中占据了分支位置槽(slot)的支路断路器进行组织，并且支路经过断路器被连接到进入的主电力总线。负荷中心是用于设置监控并测量能耗需求的能力(capability)的一个位置。
[0005]在家庭、营业地点以及工厂中的能量监控设备的通用设置应当简单、实用并且负担得起。在现有技术中，支路监控系统要求在负荷中心中安装电流互感器和布线或多个小型电路板，将每一个电流互感器或电路板固定于每一个单独的支路线路。这样的解决方案对于在负荷中心外壳的界限内的改造既不一定简单、实用，也不一定不昂贵。
[0006]发明概述
[0007]本发明提供了简单、实用并且相对不昂贵的设备，以转换在家庭、营业地点或工厂中的负荷中心，以实现用于智能电网基础设施的能量监控。本发明没有要求对负荷中心自身重新布线，当使用电流感测断路器时，负荷中心的空间已非常宝贵。相反，将光波导片固定(例如，通过磁体)于负荷中心的通道门的面向内侧的表面。当通道门关闭时，光波导片从单独的断路器经过其各自的光发射器接收光信号。光信号表征由在每一个断路器中的电流传感器感测到的电流。每一个光信号承载标识信息以识别发送光信号的断路器。光波导片被配置成在光波导片的主体内内反射光信号。聚合器或光收集器电路安装于负荷中心中的断路器支路位置槽中。聚合器或光收集器电路包括被配置成从光波导片接收光信号的光接收器。聚合器或光收集器电路包括识别器电路，以基于在接收的光信号中的标识信息识别哪个断路器发送所接收的光信号。聚合器或光收集器电路可以被配置成把表征在每一个断路器中感应到的电流的信息提供给警报器、测量设备、智能电网或存储设备中的至少一个，以用于随后在最简单的情况中使用。
[0008]附图简述
[0009]在如下简要描述的附图中描绘了本发明的示例实施方式:
[0010]图1A示出本发明的示例实施方式，其显示具有光波导片的负荷中心，光波导片固定(例如，通过磁体)于负荷中心的通道门的面向内侧的表面的光波导片。支路采用在负荷中心中占据分支位置槽的分支断路器进行组织，并且支路经过断路器连接于进入的主电力总线。聚合器或光收集器电路安装于负荷中心中的断路器分支位置槽中。在光波导片中显示了示例光路径。
[0011]图1B示出在图1A中显示的发明的示例实施方式，其显示关闭的通道门以及光波导片;光波导片从单独的断路器中经过其各自的跳闸标记窗口接收光信号。光信号表征由在每一个断路器中的电流传感器感测到的负荷电流。光波导片被示出为将光信号内反射到聚合器电路。
[0012]图2示出包括跳闸标记窗口的断路器的示例实施方式。
[0013]图3示出在图1B中显示的本发明的示例实施方式，其显示关闭的通道门以及光波导片;光波导片将光信号从断路器中内反射到聚合器电路。该图还显示在每一个断路器中的各种示例元件，以用识别信息对光信号编码来识别发送光信号的断路器。该图还显示在聚合器电路中的各种示例元件，以基于在所接收的光信号中的标识信息识别哪个断路器发送了所接收的光信号。
[0014]示例实施方式的详细描述
[0015]本发明提供简单、实用并且相对不昂贵的设备，以转换在家庭、营业地点或工厂中的负荷中心，实现用于智能电网基础设施的能量监控。本发明没有要求对空间已非常宝贵的负荷中心自身重新布线。
[0016]图1A示出本发明的示例实施方式，其显示了具有光波导片50的负荷中心2，光波导片50固定(例如，通过磁体60)于负荷中心2的通道门4的面向内侧的表面。除了磁体60，其他类别的合适的紧固件可以用于将波导片50保持于门4，其他类别的合适的紧固件包括例如粘合剂、螺丝、销以及适合波导片边缘的带槽引导件(slotted guide)。在本发明的一个示例实施方式中，光波导片50可以是平面的并且由光学玻璃或能够引导可见光或红外光的光学质量热塑性塑料(例如，聚碳酸酯或硅树脂)组成，具有近似I毫米的示例厚度。在光波导片50中显示了示例光路径65A和65B。
[0017]支路可采用在负荷中心2中占据分支位置槽45的分支断路器1A和1B进行组织，并且支路经过断路器1A和1B连接于进入的主电力总线6。断路器1A和1B中的每一个可以包括用于在断路器处于跳闸位置时显示可见的标记的各自的跳闸标记窗口 26A和26B，如本领域已知的。在本发明的一个示例实施方式中，跳闸标记窗口 26A和26B被设计和配备以也用作端口，光信号可以由位于断路器内侧的光发送设备(诸如，发光二极管(LED))通过该端口传输。其他的示例实施方式是可能的，例如其中光发送设备可以以其他方式并入断路器和优选地位于断路器的前表面13(图2)上的光发射器以便面向光波导片50。通常在负荷中心2中占据分支位置槽的断路器1A和1B可以包括诸如接地故障断路器的具有完整电流测量功能的断路器、电弧故障断路器以及具有电弧故障和接地故障功能性的组合的断路器。
[0018]聚合器或光收集器电路30在负荷中心2中占据了断路器分支位置槽45。聚合器电路30可以包括可用作端口的光学窗口 48，可以由光接收设备(诸如位于聚合器30内侧的光敏二极管接收器)经过光学窗口 48接收光信号。
[0019]图1B示出在图1A中显示的发明的示例实施方式，其显示了关闭的通道门4以及光波导片50;光波导片50分别从单独的断路器1A和1B经过其各自的跳闸标记窗口 26A和26B接收光信号70A和70B。光信号70A和70B表征由在每一个各自的断路器1A和1B中的电流传感器感测的负荷电流。光波导片50被示出为将光信号70A和70B从跳闸标记窗口 26A和26B内反射到聚合器(即，光收集器)电路30的光学窗口 48。内反射的光信号70A和70B沿着在图1A的光波导片5 O中显不的各自的不例光路径6 5 A和6 5 B传播。
[0020]图2示出断路器1A的示例实施方式，断路器1A包括可用作端口的跳闸标记窗口26A，光信号可由位于断路器1A内侧的光发送设备(诸如，发光二极管(LED))通过该端口传输。其他的示例实施方式是可能的，例如其中光发送设备可以位于断路器的外部，在拴接在断路器的背面上并且能够经过光波导片进行通信的附加模块中。该图也显示了断路器1A的手柄11、前面13、负荷终端15以及底部17。
[0021]图3示出在图1B中显示的本发明的示例实施方式，其显示关闭的通道门4以及光波导片50;光波导片50将光信号70A和70B从各自的断路器1A和1B中内反射到聚合器或光收集器电路30。光波导片50被定位成使其一部分与断路器1A的光发送器24A(例如，断路器1A的跳闸标记窗口 26A)并置，以使得光波导片50能够接收由断路器1A中的LED发送器24A传输的光信号70A。光波导片50还被定位成使其一部分与断路器1B的光发送器24B(例如，断路器1B的跳闸标记窗口 26B)并置，以使得光波导片50能够接收由断路器1B中的LED发送器24B发射的光信号70B。
[0022]入射到波导片50上的光信号70A和70B(本文称为入射光)是经过断路器1A和1B的各自的跳闸标记窗口 26A和26B传输的，该光信号70A和70B可以被引导进入波导片50，以变成大致在平面波导片50内的两个维度中传播的完全内反射的光信号。可选择地，合适的反射表面可以分别定位在波导片50的对侧上，光信号70A和70B (来自跳