TW201224476A - Method of identifying a current transformer situated about a conductor, and associated metering device - Google Patents

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201224476 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示及主張概念大體關於電流變壓器，且更特別關 於一識別坐落在導線附近之特定電流變壓器之方法及相關 計量裝置。 【先前技術】

例如各類型電流變壓器之電流感測器大體上係為已 知。典型地’-電流變壓器可包含纏繞複數個繞線組之環 狀鐵芯。使用日夺，一電性導線坐落於該環狀鐵芯洞孔中， 且當-交流電通過該導線時，t亥導線充當線使用以 感應產生充當次導線使用之繞線組内之電流。視應用，該 些繞線組之接㈣連㈣計f||，其彳貞測來自該些繞線組 之電流並回應性地提供例如可能是該電流之測量之輸卜 然而，儘管電流變壓器大體上對它們要求目的而言已是有 效’卻不是無限制。 如同由該些製造技術中所了解到地，使用相同設備 至同-天製造之電流變壓器彼此間並不是完全地一模 環境内被安裝至另_系、統之電流變 :負載裝程序期間進行校準。也就是，將-極精確 極精確校準計量器施加至該電流變壓器而得 電流變壓器輸出：電：：：例來說’該校準也許決定 該主導線之電流：：會稍大或稍小於所期待之給予流 或者，該電流變壓器中之電流與該主 3 201224476 線之電流也許是稍微不同之相位，或上述兩者。此外或替 代性地，在該主導線為較低電流位準下，該電流變壓器内 之電流遠小於所應有之電流係可能的。 因此，當將該電流變壓器安较於工廠環境内之系統中 時’自該電流變壓器中所傾測到之前述訊號誤差被使用以 校準與該電流變壓器連接之任何計量設備。也就是該計 量設備之通道可具有可調整刻度盤，其依據上述誤差進行 調整，使得該電流變壓器之輸出被校正，該計量設備之輸 出校正性地反射流過該主導線之電流。可以不同方式校準 其它計量設備。 然而注意，自該電流變壓器中得到精確輸出以決定上 述誤差之能力大部分視可施加於該電流變壓器之極精確計 量裝置及極精確校準負載之效用而定。具有這類精確位準 之設備典型地只見於工廠環境中。因此，儘管在工廠環境 中安裝電流變壓器時，可精確地執行電流變壓器之校準， 然而將一電流變aϋ安裝至現場内之另一系統中時，嘗試 校準S亥電流變壓器會遇到困難。 1 在欲將一電流變壓器安裝至複數個導線中之一者上 時，在現場安褒期間遇到其它困難。也就是，在 數個導線之if产Φ 廉其 有複 K %楗中，儘管可將一電流變壓器安裝坐 數個導狳夕 ^ ^ —的附近，然而若假設該導體提供—特定 或位置，則继A, 了疋貝載 J鑑疋任何特定導線身分之程序有困難。 此’可期待提供一改進之電流變壓器或方法 以克服與本；M u ^ 个相關技術有關之這些及其它缺點。 201224476 【發明内容】 一種改進電流變壓器設備包含一電流變壓器，其上儲 存一些校準值以於連接該電流變壓器至—計量裝置時使用 之。一種致能該電流變壓器校準之改進方法涉及施加一高 精確度已知負載至該電流變壓器、自該電流變壓器所價^ 到之訊號中導出用於該電流變壓器之一些校準值、及將該 些校準值中之一些儲存於放置在該電流變壓器上之儲存裝 置中。當例如在一現場安裝中安裝該電流變壓器時，該電 流變壓器所連接之計量裝置自該儲存裝置中取出該些校準 值並施加該些校準值中之至少一些至自該電流變壓器中所 债測到之訊號以自該計量裝置中產生一校準輸出。一種決 定坐落在導線附近之電流變壓器之改進方法包括施加一預 疋負載至複數個導線中之特定導線並由回應該預定負載之 特定電流變壓器中所偵測到之訊號，做出對該特定電流變 壓器係坐落在該特定導線附近之決定。一種具有識別該預 定負載之演算法之改進計量裝置同時被揭示。 據此，本揭示及主張概念之一觀點係在例如一現場安 裝中安裝該電流變壓器期間，致能對一特定電流變壓器係 生洛在一特定導線附近之決定。 本揭示及主張概念之這些及其它觀點由一種決定坐落 在導線附近之電流感測器之改進方法提供。該方法大體可 被陳述為包含施加一預定負載至複數個導線中之特定導線 並由回應該預定負載之特定電流感測器中所偵測之訊號， 201224476 做出對該特定電流變壓器坐落在該特定導線附近之決定。 日本揭示及主張概念之其它觀點係由一種改進計量裝置 所k供’其架構有連接該特定電流變壓器之複數個電流感 測器以識射落在複數料線巾之_導線附近之複數個電 抓感測态中之一電流感測器。該計量裝置大體上可被陳述 為。3具有一處理窃及一記憶體之處理器設備、連接著該 處理器設備之複數個輸人端、及連接著該處理器設備之複 數個輸出^。在記憶體内儲存一些常式，以在複數個電流 感測器連接著複數個輸人端且—預定貞賴施加至複數個 導，中之一特定導線之環境中執行於該處理器上時，使該 計®裝置執行包含由回應該預定負載之特定電流感測器中 所偵測到之訊號，對該特定電流感測器坐落在該特定導線 附近之決定之操作》 【實施方式】 一改進電流感測器設備係說明於圖1至3中，其在所 述示範性實施例中係根據本揭示及主張概念之電流變壓器 設備4。該電流變壓器設備4包含一電流感測器，其在所述 不範性實施例中係可為例如大體上該相關技術中已知之各 式各樣電流變壓器中任一者之電流變壓器8。如在此所運用 地，該詞句“電流感測器，，及其變化例應廣汎地參考至用以偵 測電流所架構之各式各樣裝置中之任一者，並特別包含一 電流變壓器。該電流變壓器設備4進一步包括一儲存裝置 12 ’其係放置於該電流變壓器8上且内存資料，該資料可 201224476 包含用於該電流變壓器8之一些校準值、例如一電流容量、 型號和序號及無限雷同者之電流變壓器8之識別。儘管該 電流變壓器設備4可被安裝至一工廠環境内之另一系統 中’然而也有利於將該電流變壓器設備4安裝至一現場環 境内之另一系統中。這個是因為儲存於該儲存裝置12之校 準值及其它資料可在該現場由一計量裝置取出並運用於將 接收自該電流變壓器8之訊號轉換成該計量裝置之校準輸

出，該訊號係例如一電流，指示著流過一導線之電流，咳 導線延伸通過該電流變壓器8。 如下所更加詳述地，在現場安裝該電流設備4 期間，一$更多電流變壓器設備4之範例可被安裝在一或 更多導線附近。已施加至—特定導線之預定負載會產生由 -特定電流變.壓器設備4中偵測到之訊號，其致能對該特 疋電流變壓H設備4係坐落在該特定導線附近之決定。缺 而注意，對-特；t電流變㈣設# 4係在該特定導線

定可不使用該儲存裝置12而被執行，代表著這類 壓運用任何類型之電流變壓…決定該電流變 上器8係坐洛在一特定導線附近。 記怜^及圖1中所了解，該料裝412包括-非揮發性 =6及一通訊系統20。該非揮發性 &供儲存資料功能之各種儲存裝置令之 隨機存取記憶體、唯讀辟體、/更夕’例如， 電子式可抹除程式化唯讀記情體：：式化唯讀記憶體、 者。同樣地H系统： 體及無限雷同 。亥通戒系統20可為各種架構中之任_ 201224476 如’可連接著’計篁裝置之接線連接器形式及雷同者。在 圖！大體上所述範例中，所述通訊系統12包含延伸於該儲 存裝置12和一裝置間之接線組，該裝置在此稱之為一校準 計量及記憶體程式設計g 24’然而其它架構也是可行的。 就這點而言，要注意到該儲存裝置12可為—無線射頻識別 晶片形式，其會包含該非揮發性記憶體16及該通訊系統 兩者’並提供該通訊系統2G -無線通訊能力，其可益線傳 送該儲存裝置12之内容至—計量裝置。同時注意例如， 在-現成電流變壓器配纟一儲存裝置進行翻新以經由實體 連接該二者在一起而形成該電流變壓器8時，該儲存裝置 12可内置於該電流變壓器8中或外接於其上。 在致能該電流變壓器8之校準程序期間，該電流變壓 器8之一對引線28係連接著該校準計量及記憶體程式設計 器24 ’且該通訊系統2〇係同樣地連接著該校準計量及記憶 體程式設計器24。提供-已知負載至該電流變壓器8之校 準負載32被施加至該電流變壓器8。更特別地，該校準負 載32引出一主校準導線36之電流，該導線延伸通過形成 於該電流變壓器8之環狀鐵芯（於此並未明確說明）中之洞 孔並通過與該校準負載32相連接之中性校準導線4〇。 雖然圖1說明之校準計量及記憶體程式設計器24係與 該板準負載32分開’然要了解到該二元件可連接在一起， 甚至该校準負載32报可能受到該校準計量及記憶體裎式設 什益24所控制。在—或更多已知負載隨著該校準負載32 來施加至該電流變壓器8後，該校準計量及記憶體程式設 201224476 計器24透過引線28偵測來自該電流變壓器8 。 <谷·種訊號 並由該各種訊號導出用於該電流變壓器8之一些校準值。 該些校準值可包含例如一增益值、一相位校正值或兩者。 該些校準值另外或替代性地可包含一非線性因子，其可使 用於該電流變壓器8所偵測之特定電流範圍内。就這點而 言，要注意到可儲存於該非揮發性記憶體之資料包含識別 資料，其可包括指示著該電流變壓器8之安培容量、該電 ΛΚ·變壓器8之型號及/或序號和雷同者之資料元素。 ( K貞測到來自該電流變壓ϋ 8之訊號且該校準計量 及記憶體程式設計器24已用以導出該電流變壓器8之該些 校準值，該校準計量及記憶體程式設計器24以各種熟知方 式中之；任—者來程式化該些校準值至該非揮發性記憶體Μ 内。該..校準計量及記憶體程式設計器24可另外程式化用於 該電流變壓器8之上述識別資料至該非揮發性記憶體Μ 内，或可在與該校準計量及記憶體程式設計器24相連接之 ( 前，已經先將這類識別資料儲存於該非揮發性記憶體16内。 ' 接著自該電流變壓器8中移除該主校準導線36，並接 者運送具有電流變壓器8及程式化儲存裝置12之電流變壓 器設備4以提供現場安裝。因此，具優勢地，該電流變壓 器8係搭配一儲存裝置12來運送，該儲存裝置的非揮發性 。己隐體内包含用於該電流變壓器之一或更多校準值資料及/ 或包含指不著該電流變壓器8某些觀點之資料元素之一或 更多件識別資料。既然該些校準值係在一工廠環境中由一 高度精確校準計量及記憶體程式設計器24並由一高度精確 9 201224476 校準負載32所導出，該些校準值係高度精確且有心由連 接該電流變壓器8之計量裝置來使用於該現場中，以產生 來自該電流變壓器8之校準輸出。甚至’若在該現場中安 裝複數個電流變壓器設備4之例子，則用於任何特定電流 變壓器設備4之校準值係實體直接儲存於該電流變壓器2 備4上，結果使一技師不需記錄、輸入或在其它方面利用 該些特定权準值它們本身來工作。也就是，當該電流變壓 器設備4各例中之每一例係連接著一計量裝置時，該計量 裝置自該電流變壓器設備4之個別例子中取出相關校準值（: 並施加該些相關校準值至接收自該電流變壓器8之訊號， 用以產生一校準訊號，並藉此由該計量裝置提供相對應電 流變壓器8之校準輸出。 圖2說明例如在一現場安裝中連接著一計量裝置44之 電流變壓器設備4。更特別地，該電流變壓器設備4之電流 變壓器8可以說藉由連接該電流變壓器8與該計量裝置 44、自該儲存裝置12取出用於該電流變壓器8之校準值、 並施加該些校準值至接收自該電流變壓器8之訊號來產生 （ 來自該電流變壓器8之校準訊號，並因此同時產生來自該 計量裝置44之校準輸出而被校準。 該電流變壓器設備4之現場安裝大體說明於圖3。如所 見地，該示範性安裝包含類似於該電流變壓器設備4之三 個電流變壓器設備104A、104B、104C，每一個具有一電流 變壓器8及一儲存裝置12。該些電流變壓器設備ι〇4Α、 104B、104C每一個分別具有一導線ι〇6Α、106B、106C通

10 201224476 過其間，其可為同相位或不同相位而不偏離本概念。同時 說明連接至導線106A、l〇6B、106C之中性導線11〇。 該計量裝置44包含三個通道114A、114B、U4C，其 田X十里裝置44上之輸入端，且該些電流變壓器設備 104A 104B、i〇4C係分別連接著該些通道丨14A、丨14B、 C 士上述所見地，健存於該些電流變壓器設備1 〇4 A、 1J)4B、1G4C中每—個之儲存裝置12内之校準值係由該計 量裝置44所取出’且所取出之校準值组被施加至自相對應 電流變壓器設備1〇4Α、l〇4B、104C之電流變壓！！ 8中所伯 測到之訊號中，用以自每一個這類電流變壓器8中產生一 校準訊號。如此，複數個電流變壓器8可藉由提供已儲存 該些校準值於其中之儲存裝置12給電流變壓器8，且藉由 自該儲存裝置12中取出該些校準值並將該些校準值施加至 接收自：該相對應電流變壓器8之訊號中而被校準。 根據本揭示及主張概念之另一改進方法致能一特定電 ( 流變壓器8坐落在一特定導線106A、106B、1〇6c附近之決 …定。也就是，在該計量裝置44附近區域内之複數個導線 106A、106B、106C彼此間可能無法區分，因此，施加一預 定負載U6至該些導線106A、i06B、i〇6c中之—特定者上 係有利的，且分析自該電流變壓器8中所偵測到之任何訊 號以識別具有指示著該預定負載126存在於該相關導線 106A、106B、106C上之輸出端之電流變壓器8。該預定負 載126示意性地說明於圖3中，且可包含一或更多電感性 負載及/或電容性負載及/或電阻性負載，以使該預定負載 11 201224476 126自一導線中引出-電流之預定方式來操作，該電流以一 預定方式隨時間而變。舉例來說，戚預定負載可產生秒 鐘之特；ε電流弓丨出，接著1G秒鐘之無電流^出，接著再次 ίο秒鐘之特定電流引出等等。既然相較於典型上遇到之電 性負載，該預定負載126係獨一無二的，它的存在可由該 計量裝置44進行偵測而與在相同導線上之 例如’圖3說明在該導線祕上之負載χι\:及二 導線1〇6C上之負載Yl22。其上所具有一負載之導線漏 未說明於圖3中。當該預定負載126被啟動時，該計量裝 置44實際上會同時偵測接收自該些連接電流變壓器8之各 種訊號，並會運用-演算法來識別坐落在該導線附近之電 流變壓器8’其中該預定負載126係連接至該導線。也就是， 依據圖3預定負載126之觸發及自附接至該些通道114八、 U4B、H4C之電流變壓器8中所接收到任何訊號之偵測， 執行於該計量褒置之處理器設備134上之演算法分析該些 訊號。該演算法由該些訊號中偵測到該預定負載126之存 在並回應性地提供一視覺性指示至該計量裝置44之顯示器 130上，以指示連接該通道U4A、U4B、U4C之電流變壓 器8係坐落在連接該預定負載丨26之導線附近。該處理器 設備134包含一處理器138及一記憶體142，該演算法係儲 存於該記憶體142内並執行於該處理器丨3 8上。該演算法 係足夠複雜而可識別該預定負載126之存在，即使例如在 相同導線16C上之負載Y 122之其它負載存在時亦然。 一旦該計量裝置44已識別坐落在連接該預定負載126 12 201224476 之導線附近’即圖3導線10 6 c附近之電流變壓器8，該預 定負載12 6係與那個導線斷線並與其它導線連接以識別坐 落在這類其它導線附近之電流變壓器8。例如’該預定負栽 126可被連接至該導線106B以識別該電流變壓器設備i〇4B 之電流變壓器8。類似地’該預定負載126至該導線1 〇6a 之連接會識別該電流變壓器設備1 〇4A ’且更特別地，坐落 在該導線1 06A附近之電流變壓器設備104A之電流變壓器 8。該演算法能夠區別該預定負載126與在該導線i〇6a卜 Γ 、 之負載X 11 8，以致能該電流變壓器設備104A之電流變墨 器8之識別係重覆進行。 了解到在與該計量裝置44連接時，運用儲存於該些電 流變壓器設備1(MA、104B、UMC中每一個之儲存裝置内之 校準值來校準該些電流變壓器設備l〇4A、l〇4B、l〇4C之電 流變壓器8。然而，也了解到這類校準值不一定被運用於識 別坐落在一特定導線106A、106B、106C附近之特定電流變 ( 壓器8。因此’這類電流變壓器8之識別可被執行於任何類 型之電流變壓器8上，即使在該電流變壓器8未另外包含 儲存於一相關儲存裝置12上之校準值時亦然。 因此，有利地，一電流變壓器8可被架構以藉由予以 =制於一或更多校準負載並運用一校準計量及記憶體程式 2計器24來偵測來自該電流變壓器8之訊號、由該訊號決 定用於。玄電流變壓器8之一些校準值並儲存該些校準值於 :置士該電流變壓器8上之儲存裝置12而形成-改進電流 變壓裔叹備4以提供自動校準。依據連接該電流變壓器設 13 201224476 備4與一計量裝置44並取出儲存於該儲存裝置i2内之校 準值，該計量裝置44可施加該些校準值至接收自該電流變 壓器8之訊號，以形成來自該電流變壓器8之校準輸出並 提供一校準輸出至該計量裝置44之上。進一步有利地，一 預定負載126 τ連接著各種導、線，用以識別那—個電流變 壓器8係坐落在那一個導線附近。 ,儘管已詳述本發明特定實施例，然而那些熟知此項技 ’ 士會理解到按照本揭示總教示對那些細節之各種修 幻及#代例可被發展。據此，所揭示之特定安排只代表 說明並非限制所給予之附上申請專利範圍完整廣度及其任 一與所有等效例之本發明範圍。 【圖式簡單說明】 本揭不及主張概念之進一步了解可在結合附圖讀取 由上列說明中取得，其中： 予 係本揭示及主張概念在導出用於該電流變壓器 -校準值程序期間之改進電流變壓器設備示意說明圖。 mi 系例如一現場安裝期間連接著一計量裝置之圖1 &變壓器設備示意說明圖。 … 係、將例如圖1電流變壓器設備之複數個電流變壓 至例如-現場安裝之系統中之示意說明圖。 本兒月各處之類似參考號參考至類似部分。 主要元件符號說明 14 201224476 4 電流變壓器設備 8 電流變壓器 12 儲存裝置 16 非揮發性記憶體 20 通訊系統 24 校準計量及記憶體程式設計器 28 引線 32 校準負載 36 主校準導線 40 中性校準導線 44 計量裝置 104A-104C 電流變壓器設備 106A-106C 導線 110 中性導線 1 14A-1 14C 通道 118 負載X 122 負載Y 126 預定負載 130 顯示器（輸出） 134 處理器設備 138 處理器 142 記憶體 15

Claims (1)

1. 201224476 七、申請專利範圍： 變壓器之方法，該方 1. 一種決定坐落在導線附近之電流 法包括： 號 定 施加-預定負载至複數個導線巾之—特定導線·及 由回應該預定負載之特定電流變壓器中所制到之訊 做出對該特定電流變M器坐^在該特定導線附近之決 2.如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括： 施加-負載做為該預定負載，該負载自該特定導線中 引出以一預定方式隨時間而變之電流；及 做出對該㈣中之至少-部&以該特定方式隨時間而 變之決定’以做為該決定中之至少一部分。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，進一步包括： 隨著施加該預定負載，同時分析自包含該特定電流感 測器之複數個電流感測器中之每叫固所横測到之任何訊 號而提供以该預定方式隨時間而變之可能變化。 4.如申請專利範圍第2項之方法，進一步包括： 連接包含該特定電流感測器之複數個電流感測器至一 計量裝置； 使自該複數個電流感測器中至少一些電流感測器之每 一個所偵測到之任何訊號受制於該計量裴置上之演算法， 其係可執行偵測以該預定方式隨時間而變之訊號變化；及 在輸出以該預定方式隨時間而變之訊號時，運用該演 算法來識別該特定電流感測器。 16 201224476 5. 如申請專利範圍第4項之方法，進一步包括： 提供一視覺性指示至該計量裝置上，該視覺性指示識 別該複數個電流感測器中坐落在該特定導線附近之特定電 流感測器。 6. —種架構以具有與之連接的複數個電流感測器並識 別該複數個電流感測器中坐落在複數個導線中之一導線附 近之電流感測器之計量裝置，該計量裝置包括： 一處理器設備，包含一處理器及一記憶體； 複數個輸入端，連接著該處理器設備；及 至少一第一輸出端’連接著該處理器設備； 該δ己憶體其内已儲存一些常式，其在複數個電流感測 器連接著該複數個輸入端且施加一預定負載至複數個導線 中之一特定導線之環境中執行於該處理器上時，引起該計 量裝置執行下列操作，包括： 由回應至該預定負載之特定電流感測器所偵測到之訊 號中，做出對該特定電流感測器坐落在該特定導線附近之 ν 決定。 7. 如申請專利範圍第6項之計量裝置，其中該預定負載 自該特定導線中引出以一預定方式隨時間而變之電流，且 其中該些操作進一步包括做出對該訊號中之至少一部分以 邊特定方式隨時間而變之決定，以做為該決定中之炱少一 部分。 8. 如申請專利範圍第7項之計量裝置，其中該些操作進 一步包括： 17 201224476 隨著施加该預定負載，同時分析自該複數個電流感測 器中至；>、些電流感測器之每一個所债測到之任何訊號， 而提供以該預定方式隨時間而變之可能變化。 9. 如申請專利範圍第7項之計量裝置，其中，該些操作 進一步包括： 使自。亥複數個電流感測器中至少一些電流感測器之每 一個所偵測到之任何訊號受制於該計量裝置上之演算法， 其係可執行偵測以該預定方式隨時間而變之訊號變化；及 ^在輸出以該預定方式隨時間而變之訊號時，運用該演 舁法來識別該特定電流感測器。 10. 如申請專利範圍第9項之計量裝置，其中該些操作 進一步包括： 提供-視覺性指示至該至少第—輸出端上，該視覺性 指示識別該複數個電流感測器中坐落在該特定導線附近之 特定電流感測器》 八、圖式： (如次頁） 18