在断路器附近安装电流传感器的改进的系统和方法

专利名称：在断路器附近安装电流传感器的改进的系统和方法
技术领域：
本公开涉及电源系统。更具体地，本公开涉及功率分配和电源系 统的电气保护的方法。
背景技术：
在许多高档功率应用和功率分配系统中，有必要监视单个分支电 路电流，其分配来自干线的功率至电气系统中的多个电路负载。可通 知操作员哪个连接的负载正在工作，连接的设备是空载的还是满负荷 运行，以及任何单个电路是否正在接近过载并应校正。
在许多分散的电路负载中收集数据时，电流传感器(CT)通常被 安装在系统中来收集电流信息。通常是安装在断路器面板罩内，在这 里面板中断路器的多个分支可方便地从单个位置监视。因此，主电源 进入断路器面板并且功率被分成多个分支，每个分支都有断路器保护。 在邻近断路器设置的长电路板中，CT安装在断路器的电气下游。在许 多工业或数据中心应用中，连接的负载很少关闭以便保养或维修。因 此，CT及它们各自电路板的可靠性必须非常高，因为CT本质上是螺 旋管形的并且不能在不断开电路布线并中断对负载的临界功率时移 除。
在应用中，相对厚的线是通过特定分支的适当CT从电气负载馈进 到断路器面板的，然后进入断路器的触点。然而，这有几个难题。例 如
1.用于断路器的标准42柱面板在其外壳内仅有有限的空间，通 常导致具有相应CT的CT板被做成长且薄的形状，因而导致机械上是 脆弱的。CT板的相对脆弱性危及系统的稳定性和完整性。2. 单个断路器输出的高压终端非常靠近暴露的电流传感器焊接的 接头，并因此产生危险的电压进入低压控制电路布线并毁坏电路的状 况和/或产生安全危险的风险。
3. 典型CT板要求许多额外焊接的接头，由于缺少机械强度，因
此直接降低可靠性和性能。
目前的分支电路监视器，如美国专利号6330516和美国专利号 6809509揭示的，都是构建在印制电路板上，因此有上面提到的不足。 电路板薄且在厚分支电路布线通过安装的CT时易于弯曲并能够折断 焊接的接头，因此严重损害分支电路监视器的性能。
例如，图1A和1B分别是现有技术布置的示意正视图和端视图。 断路器面板2含断路器组件4，其具有多个断路器6、 8。导电线IO、 12 (根据功率要求是相对厚的线路)从断路器馈送功率至负载14、 16。 具有安装在其上的CT22、 24的电路板20被用来测量通过断路器和负 载之间的CT22、 24的电线10、 12的电流。CT可最终连接到输出连 接器18，其从CT线圈的输出线26开始，该CT线圈在焊接的接头32 处焊接到引脚28。具有引脚的CT 一般通过延伸引脚28通过电路板中 的孔并将引脚在焊接接头34焊接到电路板而被组装到电路板20。焊接 的接头34进而连接到在电路板20上形成的电路板线(未示出)，该电 路板线通向输出连接器18处的另一个焊接接头。带状(ribbon)电缆 (未示出)可连接到输出连接器18从而携带单个CT的输出至监视系 统。
因此到输出连接器的每个CT导电路径具有三个焊接的接头，且每 个CT具有两条线路用于每个CT的共6个焊接接头。 一般地，电路板 上有21个CT用于21个断路器，导致每个电路板至少126个焊接接头。 对于现在具有42个在一列上的断路器的断路器面板的趋势，这样的典 型电路板分支监视系统中有252个焊接接头。
由拉伸厚电线10、12通过CT而引起的弯曲应力30集中在CT22、 24以及其焊接的接头上，如接头28，这导致对该单元以及由此对该系 统更频繁的不合要求的损坏。而且，电路板上的接头被暴露至相对靠 近的电线IO、 12的危险的电压。
因此，需要对安装和监视这样的功率应用和相关系统中分支分配功率的方法进行改进。

发明内容
本公开提供了在电气系统的断路器附近安装电流互感器的方法和
系统。 一般的传感器组件含有多个电流互感器(CT)用来测量来自主 电源的电源线。为了适合测量比一个传感器组件能够测量的电线数目 更多的电线，多个传感器组件可端对端(end-to-end)安装。传感器组 件可具有对称的凹进部分，在通过倒置一个传感器组件从而端对端安 装时凹进部分横向对齐。横向对齐允许横向安装到凹进部分的CT与相 应的断路器对齐，因此从断路器通过的电线与CT对齐，与现有技术相 比，减小了 CT上的弯曲应力。倒置引起的极性改变可通过软件、固件、 硬件或它们的组合调节。
本公开提供用来在电气系统中布线的传感器组件，其包括传感 器支架，其具有至少在传感器支架一端形成的凹迸部分并适于与邻近
传感器支架接口，该邻近传感器支架具有对称的凹进部分，使得在传 感器支架端对端安装时凹进部分横向交叠；和多个电流互感器，其连 接到传感器支架，且至少一个电流互感器相对凹进部分横向安装，电 流互感器具有适用于允许布线与一个或多个安装在传感器支架附近的 断路器成一直线通过其中的孔。
本公开也提供一种电气系统，其包括电气面板；多个断路器， 其相对彼此以增加的间隔连接到电气面板；第一传感器支架，其具有 在第一传感器支架的至少一端形成的凹进部分；第二传感器支架，其 具有在第二传感器支架的至少一端形成的凹进部分，该凹进部分适于 通过倒置第二传感器支架与第一传感器支架的凹进部分接口，从而在 传感器支架彼此邻近端对端安装时允许凹进部分横向对齐；和多个电 流互感器，其连接到传感器支架，且至少一个电流互感器在第一和第 二传感器支架的至少一个凹进部分横向安装，电流互感器具有在断路 器安装在邻近传感器支架时适用于允许布线与以增加的间隔隔开的相 应断路器成一直线通过其中的孔。


更具体的说明，上面做了简单总结，可通过参考附图中示出的实 施例给出，附图形成本说明书的一部分并在这里说明。然而，应该注 意，附图仅示出这里说明的某些实施例并因此不限制本公开的范围， 因为可以有其他等效实施例。
图1A是示例性现有技术的电气分支监视系统的示意性正视图； 图1B是图1A中示例性现有技术的电气分支监视系统的示意性端 视图2是按照本公开的具有监视系统的电气系统的示例性实施例的 示意性正视图3是作为示例性传感器支架的传感器模块的一个实施例的透视
图4是图2中传感器模块的横截面视图，其具有连接到其上的柱 子和电流互感器；
图5是图2中传感器模块的横截面视图，其具有连接到其上的台 阶状柱子和电流互感器；
图6是在多个断路器和各电气负载之间接口的传感器模块的透视
图7是作为示例性传感器支架的电路板的一个实施例的透视图。
具体实施例方式
图2是示例性现有技术电气分支监视系统的示意正视图。电气系 统40通常包括断路器面板42，其具有容纳安装在其上的断路器组件 44的内部空间。断路器组件44包括一个或多个断路器，如断路器46、 48、 58、 60和68。 一般地，断路器在断路器组件上以预先设定的空间 对齐。惯例上，电气断路器组件具有21个间隔供断路器垂直对齐。有 时，断路器组件具有与侧面用于其他断路器的额外的21个可能的间隔 类似的布置。近来， 一些断路器面板和相关断路器组件具有用于更紧 凑安装的42个断路器的垂直队列。在面板上，断路器通常标号为l一 21或l一42从而便于对维护、监视或其他功能的迅速识别。 一个或多 个电气负载54、 56、 98通过一个或多个电线50、 52、 88连接到断路 器。电线提供功率至电气负载。
视图示出一个示例性主电源100，其提供电源至断路器面板42。 本领域技术人员己知对于不同的电源要求，如240伏特，要求两路电 源馈送，其中一路为中性线，对于三相电源系统，要求三路电源馈送， 其中一路为中性线，以及其他布置。对于多路电源馈送，多个断路器 可连接到一起，且每个断路器连接至给定电气负载的各个电源馈送线 路。因此，本公开考虑了这样的布置并具体包括在本公开和随后的权 利要求的范围内。
下面要进一步说明的一个或多个传感器组件61、 63，如传感器模 块通常可设置在断路器和负载之间。其他传感器组件可包括如这里所 改进的电路板，以及可支撑一个或多个电流互感器或与其连接的其他 传感器的其他构造(在此是"传感器支架")。 一般地，为了传感器组 件的安全、可靠和保护，传感器组件61、 63将安装在断路器面板42 的内部。传感器组件可在下面更详细描述的接口区域66彼此接口。传 感器组件61、 63通常将包括多个电流互感器(CT)，如CT 70、 72、 74、 78。 一般地，CT是巻绕在导电和非导电芯体上的线绕螺旋形线圈。 虽然考虑到电流互感器将是用在传感器组件上的主要传感器，但也包 括其他类型的传感器，如电压、功率和其他传感器，因此术语电流互 感器被广泛用来包括这类传感器。CT可具有在CT中形成的孔，如电 线50的电源线可以穿过该孔布线。CT可如下所述特别地连接到传感 器组件上，以减小由通过各CT孔的电线50、 52、 88引起的弯曲应力。 如这里所述，传感器组件61、 63，如传感器模块62、 64的至少一个实 施例避免了依靠CT吸收弯曲应力30的现有技术的问题，如图1A、 1B 所示。
进一步，传感器组件61、 63可包括输出连接器，该连接器可连接 到处理器。例如，第一传感器组件61可包括第一输出连接器80。该连 接器可以是用在电子接头中的多引脚连接器，最多具有50个引脚或更 多，来自传感器的多个电线可连接到其上。连接器可以通过传感器组 件下侧连接到传感器组件，因此相应的连接器可从断路器面板的背侧 插入。连接器80在图2中示意示出，在一个实施例中，与图3中所示 的输出连接器块81的位置相关。可替换地，连接器80可设置在传感 器组件的前面，在端部或在其他方位上，只要方便。第一输出连接器
80可通过电缆84连接到监视系统91，其具有多个元件，如处理器90。 一般地，输出连接器80将具有用于传感器组件上每个CT的输出端子。 因此，电缆84可以是能够区分不同CT的输出的带状电缆，或其他类 型的电缆，如光缆。类似地，第二传感器组件63可相似的包括输出连 接器82，其可通过电缆86电连接到监视系统91，如处理器90。处理 器90可处理来自CT的不同类型的输出，如数据、报告或信号，供进 一步处理，这些处理对监视系统和/或操作员有用。而且，额外的处理 器，如处理器92可连接到处理器90上。处理器90和/或92可包括数 据存储器94，并可连接到输出设备96，如显示器、打印机、发射机或 可提供不同形式输出的其他设备。
以相似的方式，主电源IOO可与主断路器102连接。主电源CT104 可连接至主电源100从而监视主电源的多个方面。在某些实施例中， 伏特计106可连接到一个或多个导电体，如主电源100。
对于某些实施例，这里断路器组件44包括断路器1一2K第一传 感器组件61可以以21个CT的类似布置使用。在具有更大量断路器1 一42的其他断路器组件中，可使用多个传感器组件，如图2中所示的 实施例。传感器组件61、 63可互换，因为它们每个都具有类似的轮廓 并可彼此互换。每个传感器组件可包括至少21个CT，因此它们可一 起服务42个断路器。本公开解决至少两个难题。首先，至少一个传感 器组件可倒置用于两个可互换传感器组件接口，即旋转以便在端对端 的方式中，其底部成为顶部而顶部成为底部，如图2所示。这样，传 感器组件61上的CT将从传感器组件顶部到底部(即，从输出连接器 82)标号1一21，如从图2中透视观看的那样，同时倒置的传感器组件， 如传感器组件63将从顶部到底部标号21— l，这里第一个CT将从每 个传感器组件上输出连接器附近开始。连接到CT的输出的软件、固件 和/或硬件将具有两组1—21个CT的冲突标识，其中一组编号顺序倒 置。进一步，如果倒置的CT在测量电流，则流经传感器组件63的CT 的电流相对流经传感器组件61的CT的正常电流(即，正电流)将是 反向电流(即，负电流)。本公开可使用负电流，其有利地使用软件、 固件和/或硬件校正CT标识并为倒置的传感器支架做出调节。通常， 当监视系统感测到反向电流时，如通过倒置的传感器组件63的CT，
系统把负电流当作倒置的传感器组件，并可将CT的标识再映射至相应
的正确断路器。在图2的视图中，传感器63的第一CT将成为相应于 断路器60的CT 42。类似地，传感器组件63的第二十一个CT，也就 是CT78将映射到第二十二个断路器，也就是断路器68，并成为监视 系统的第二十二个CT。因此，CT 21-1将再被分别标识为倒置的传感 器组件的CT22-42从而与断路器22—42对应。本公开的软件、固件和 /或硬件可自动地执行这样的再标识。
在类似方式中，单个CT可指示电流的反向，通常是不经意的。例 如，传感器组件可不经意具有一个或多个在组装过程中倒置的CT，这 要直到系统安装和操作时才发现。类似地， 一个或多个CT可能出现故 障并需要连接到各个电源线的副CT。副CT可能安装不适当并指示反 向的电流。因此，以类似方式，系统可将负电流识别为倒置的CT并结 合与传感器组件或系统关联的其它CT将该电流转换为正电流。
本公幵解决的第二个难题是保持接口区域66中CT和相应断路器 之间的间隔。例如，断路器58和68通常以固定的间隔隔开，由结构、 横杆和断路器组件44的其他预组装方面决定。断路器58、 68之间间 隔的紧密靠近迄今在邻接两个现有技术组件，如背景技术中描述的专 利中的电路板时是有问题的。邻接将引起接口区域中各CT及其断路器 之间的失配，导致CT上的应力和上述问题。
本公幵也通过交叠在传感器组件和各自断路器之间形成的至少一 个通常为两个的开口而解决这个困难。例如，断路器58可以是断路器 组件44中的第二十一个断路器，且断路器68可以是断路器组件44中 的第二十二个断路器。因此，断路器58、68将靠近两个传感器组件61、 63之间的接口区域66。具有连接到第二传感器组件63的孔76的CT 74 可与第一传感器组件61中形成的相应开口 75对齐，这里孔和开口可 与断路器58对齐。类似地，CT78 (如第二传感器组件63的第二十一 个CT)在倒置时，可与在第一传感器组件61和第二十二个断路器68 中形成的相应开口 79对齐。CT和接口之间的队列包括在接口区域内 的一个或多个CT，该CT与邻近传感器组件中的相应开口交叠，并允 许电线在相应断路器之间成直线穿过传感器组件，并到达负载。例如， 连接到断路器68的电线88可通过CT 78和其他传感器组件中的相应开口 79并到达电气负载98。 CT和开口可以在一个传感器组件上，或 在每个传感器支架的第二十一个位置的两个传感器组件上。
进一步，本公开可提供在这样的情形中，其中给定电线的CT出现 故障。本公开提供可替换物从而拆卸系统40和具有缺陷CT的特定传 感器组件。本公开可提供副CT并排除连接到传感器组件的CT的输出， 其中该组件另外可用来监视分支电路的条件。软件、固件或硬件可通 过例如与存储的历史数据比较或表明值低于或高于预定值或其他量 度，来检测异常条件何时存在。该系统可触发警报、做出调节或警告 操作员。例如，连接到传感器组件的CT160正常可用来监视分支电线 158的条件。如果CT160故障，则处理器90可提供指示条件的输出。 例如，副CT 162可通过将CT连接到电线158并无需断开电线158而 连接。CT 162可独立连接到监视系统，例如处理器90或传感器组件的 连接器。监视系统91可自动或选择性地从有缺陷的CT160排除输出， 并使用来自替代或独立于CT 162的副CT 162的输出。
图3是作为示例性传感器组件的传感器模块一个实施例的透视图。 图2中描述的传感器组件61、 63可包括传感器模块62、 64。 一般地， 这里术语"传感器模块"将包括传感器组件，与传感器组件安装平面 上方具有不显著高度的电路板相比，该传感器在其安装平面之上具有 显著的高度。从传感器模块安装在其上的平面测量，传感器模块通常 具有足够的高度，以便来自断路器的电线可横向(即，侧面)通过传 感器模块，这与如现有技术中通过其上的电线相对照。传感器模块可 有利地基本模型化为一个单元或可由执行的部件组装。
传感器模块，如也在图2中示出的第一传感器模块62，其侧面被 图示从而示出其中多个部分。为了说明的目的并为附图提供文本说明， 也如图2所示，电线50被示出通过第一CT70，虽然某些其他取向也 是可能的。通常，传感器模块包括第一表面108，其可以为模块在其所 连接的结构上提供支撑表面。第二表面109与第一表面成一定角度形 成从而为传感器模块建立高于第一表面的高度。有利地，该高度具有 一定大小以便来自邻近传感器模块安装的断路器的电线50 (图6中示 出)可横向通过与断路器成一直线的传感器模块，如这里所述。相关 的结构，如下面所述的具有开口的柱子可沿其高度横向连接到第二表
面并减小或避免来自通过其中的电线的弯曲应力。该结构与例如使用 相对高度不显著的电路板导致这样的弯曲应力的现有技术相对照。
模块可包括第一部分iio，其足够宽以安装到一结构，如断路器面 板42，如图2所示。第一部分可建立支撑表面108。至少在一个实施 例中， 一个或多个安装件130可从110的第一部分向外延伸作为突出 部，其具有形成并从其穿过的安装开口从而进一步允许第一部分110 连接到面板44。其他安装传感器模块的方法，如固定器、粘合剂或其 他方法也可考虑。传感器模块62进一步包括第二部分114，其相对第 一部分110成一定角度设置。第二部分可建立第二表面109。在至少一 个实施例中，为了商业效率，第二部分114可相对同一方向上的第一 部分110具有较薄的横截面区域。例如，不作为限制，第一部分110 可包括法兰，其宽度比高度大，且第二部分114可以是高度比宽度大 的腹板(web)。当法兰和腹板连接到一起时，法兰为腹板跨越其较小 横截面尺寸(即，图4中所示厚度166)提供一定量的弯曲刚度，且腹 板为法兰跨其较小横截面尺寸(即，图4中所示的厚度168)提供一定 量的弯曲刚度。在至少一些实施例中，传感器模块62可进一步包括第 三部分U2。第三部分112可与第一部分110类似地成形，且也可以是 法兰，虽然其他形状也可考虑。传感器模块进一步包括具有开口 81A 的输出连接器块81，输出连接器块连接到传感器模块62从而允许如图 2所示的输出连接器80组装到其上。
传感器模块可进一步包括凹进部分116。在至少一个实施例中，凹 进部分116适于允许邻近传感器模块连接到其中从而形成接口区域66。 因此，凹进部分116通常与邻近模块的凹进部分对称。进一步，传感 器模块可彼此互换，因此，它们可倒置并以这里所述的计划方式发挥 作用。
传感器模块材料可以是任何合适的材料，且如果是注塑的，则一 般是能经受一定应力的聚合物化合物。有利地，至少一部分传感器模 块是不导电的。示例性传感器模块的材料是类似聚酯的聚合物，例如， 包括PET (FR530)的聚对苯二甲酸乙二醇酯("PET")，和包括PBT (4130)的聚对苯二甲酸丁二醇酯("PBT")。 PBT是特别优选的，因 为其高度的耐温性。这两种材料都是Underwriters Laboratories (UL)列出的材料。其他结构材料，导电和不导电的都可使用。
支撑CT的一个或多个CT柱子可连接到传感器模块62。在至少一 个实施例中，柱子是在注塑过程中一体形成的。诸如118的柱子具有 形成的开口 150从而允许电线，如电线50从其插入穿过。通常，开口 150将以一定角度对第二部分114对齐。在组装时，如图2所示，开口 150将与其各自断路器对齐以便允许电线插入穿过开口并与对应断路 器对齐。因此，当传感器模块62安装在面板42上时，开口 150在第 一部分110上面的高度一般对应于诸如断路器46的断路器在平面142 高度之上的高度。在至少一个实施例中，传感器模块62可具有22个 连接到其上的柱子。柱子可允许通常的21个断路器具有第二十二柱以 用于与邻近传感器模块结合。更具体地，传感器模块62中21个柱子 可具有安装在其上的CT (图4、 5中示出)。在图3所示的实施例中， 对于断路器面板上的任意相应断路器，CT可设置在柱子70到柱子126 之间的任意柱子上。柱子124可用来与安装在相应位置中邻近传感器 模块(图6中示出)的柱子上的CT交叠，柱子126在第一传感器模块 62上。因此，具有开口 125的交叠柱子124具有允许电线通过开口 125 穿过邻近模块上相应CT并直到相应电气负载的功能，如图2所示。
柱子通常在对应于断路器的高度的一致垂直高度对齐。进一步， 柱子之间的间隔，如柱子118、 120通常以与断路器面板中断路器相同 的间隔隔开以便保持与通过其中直到断路器的电线对齐。对齐有助于 减小电线应力，进而减小传感器模块和断路器上的应力。然而，CT通 常的直径大于柱子间受限空间能容纳的直径。因此，CT可以下面所述 的图4、 5所示的交替方式组装到传感器模块。为了辅助容纳交替布置， 可形成台阶122或将其连接到一个或多个柱子上从而限制CT沿柱子长 度的轴向(即，相对第二部分114横向)移动。例如，柱子120可与 台阶122连接。有利地，台阶包括在交替的柱子上从而辅助特定柱子 的CT的适当放置。在接口区域66中，台阶可由表面128提供来限制 CT沿柱子轴的轴向移动。
图4是图3中传感器模块的横截面示图，其中柱子和电流互感器 连接到传感器模块上。通过图3中柱子118和图6中一部分示出带有 额外CT和相关布线的横截面。传感器模块62通常包括第一部分110，
如法兰，第二部分114，如腹板，并且在某些实施例中，第三部分112， 如额外的法兰。
一般地，第一部分110可为某个支撑结构提供安装表
面，如断路器面板42，如图2所示。 一个或多个安装件130可方便传 感器面板62安装到支撑结构上。传感器模块62的形状可以在尺寸、 高度、取向、相对宽度和厚度上显著改变，示图仅是示例性的。然而， 一般地，传感器模块将具有某些尺寸的第一部分和某些尺寸的第二部 分，该第二部分以一定角度连接到第一部分上，使得穿过第二部分114 形成的开口 150可适于与相应的断路器对齐(图2、 6所示)。在传感 器模块安装其上的平面上的这个"高度"足够高从而允许CT横向连接 其上，由此相对图1B所示安装的CT上的弯曲应力，减小CT上的弯 曲应力。柱子118可与传感器模块通过诸如注塑整体形成，或连接到 传感器模块62，且一般地可与第二部分114一起形成。重要的是，柱 子118可吸收由电线52弯曲引起的弯曲应力146,否则其使得开口 150 与传感器模块62不对齐。进一步，柱子转移来自通过柱子的电线的弯 曲应力至与柱子连接的第二部分114，使得第二部分导致剪切应力模式 的应力，这将撕扯第二部分的材料。剪切应力模式可在结构上由第二 部分的厚度适应，该第二部分的厚度足以经受来自弯曲应力的撕扯。 因此，CT至传感器模块的连接通常不会过度应变，传感器模块的连接 部分不会灾难性出现故障，诸如具有CT的柱子与传感器模块分开。
CT72可设置在柱子118周围。在至少一个实施例中，CT72将绕 柱子118设置，因此，电线52不与CT 72直接接触，也就是柱子118 在CT 72和通过开口 150的任何电线之间提供缓冲结构。因此，远离 电线52设置的CT 78通常不会像现有技术那样经受过度应力146。如 果柱子118没有台阶，如图3所述，则CT将通常设置在第二部分114 的附近。
通常，CT具有一对输出电线136从而提供输出信号至监视系统， 如图2所示。在至少一个实施例中，输出电线136可直接连接到输出 连接器80，除了在输出连接器上的之外没有中间焊接接头。因此，现 有技术中典型的21个CT中126个焊接接头可减少到42个焊接接头， 焊接接头数目减少达到67%。可以相信，焊接接头的减少将在本质上 导致更少的故障。为了促进每个CT的输出电线136行进到连接器80，
电线通道134可在传感器模块62中形成。为了方便，电线通道134可 在第一部分110中形成。通道中输出电线的数目将根据各CT对电线通 道的特定入口而变化。 一般地，在至少一个实施例中，对应于21个 CT的两个输出电线，电线通道中最大预期数目的输出电线将约是42。 进一步，电线通道134可填充有绝缘材料从而将输出电线相对于电线 通道中的CT密封。因此，相对于现有技术，本公幵通过以柱子118的 方式保持携带功率至电气负载的电线52远离CT和从CT到单独的并 在某些情形中密封的电线通道134的输出电线136，从而增加安全限 度，并且焊接接头和故障率附带减少。
图5是图3中传感器模块的横截面示意图，其中具有台阶状柱子 和连接到其上的电流互感器。图5示出了图3和图6中所示的通过台 阶状柱子120的传感器模块的横截面，其中具有台阶122，并附带有 CT和相关布线。类似于参考图4的说明，在至少一个实施例中，传感 器模块62包括第一部分110、第二部分114和第三部分112。柱子120 通常连接到第二部分114，其中柱子120具有在其中形成的通常与断路 器对齐的开口，如图2、 6所示的断路器。柱子120可包括台阶122。 在某些实施例中，台阶可与柱子120整体形成，且在其他实施例中， 台阶可简单为圆柱体或其他几何形状的元件，其被柱子120至少部分 地插入、在上方插入、相附着或以其他方式连接。 一般地，台阶122 将限制CT的移动，如CT70，其在沿穿过柱子的开口的轴的方向上连 接到柱子120。由远离柱子120上第二部分114的台阶122引起的偏离 距离可对应于如图4所述的柱子118和各自CT 72的紧密间隔并允许 该间隔来保持与它们的紧密间隔处的断路器轴向对齐。从CT 70延伸 的输出电线132可布线并通过布线通道134 (如图4所示)，在至少一 个实施例中，该布线通道可在第一部分中形成。在该实施例中，类似 于图4所示的实施例，柱子120可隔离CT 70和通过柱子120的电线。 该隔离可以是电气的也可以是机械的，以便由电线引起的弯曲应力146 通常由柱子120吸收而非CT70。因此，CT70及其输出电线132通常 被保护并很少遭受系统故障。传感器模块进一步包括带有开口 81A的 输出连接器块81，连接器块被连接到传感器模块62上从而允许输出连 接器80组装到其上，如图2所示。
图6是多个断路器和各电气负载之间接口的传感器模块的透视图。
第一传感器模块62可与第二传感器模块64接口 。第二传感器模块64 可与第一传感器模块62互换。每个模块可分别包括输出连接器80、 82。 第二传感器模块通常具有类似于第一传感器模块的结构，因此其包括 第一部分110A、第二部分114A和第三部分112A。通常，第一和第三 部分将是底部比高度宽的法兰，且第二部分114A是腹板，其高度比宽 度(即截面的厚度)大。至少在某些实施例中，第一、第二和第三部 分可作为整体单元注塑。进一步，第二传感器模块通常具有多个柱子， 如上述那样，并可连接到支撑结构，例如通过连接第一部分110A至电 气面板，如图2所示，且在某些实施例中，由安装件130A促进该连接。 第一传感器模块62可包括凹进的部分116，其可连接到接口区域 66中第二传感器模块64的相应的凹进部分116A。
一个或多个断路器58、 68、 108可设置在电气系统40中。通常， 断路器以相对固定的间隔或渐增的间隔设置。间隔通常由工厂安装的 横杆138和横杆间的间隔决定。横杆为断路器形成支撑表面，该断路 器插入并通常夹到或螺钉固定到支撑表面上。例如，断路器58可连接 到其上的横杆138以单位间隔142与邻近横杆140隔开，断路器68连 接到该邻近横杆140上。电气系统可不要求断路器连接到横杆148上 并可跳过到横杆152的间隔，该横杆152以间隔144设置，间隔144 比间隔142有所增加。通常没有限制，增加的间隔将为整数，如一个 间隔、两个间隔，如此类推，虽然可使用分数增加，如二分之一或三 分之一间隔。连接到横杆152的断路器108可连接到通过用于电气负 载154的第二传感器模块的电线。电线88可设置在断路器68和负载 98之间。类似地，电线可设置在断路器58和负载156之间。通常，每 个电线将通过安装在第一传感器模块62或第二传感器模块64上的相 应的CT。在接口区域66，电线可以且通常的确通过传感器模块62、 64的凹进的部分。例如，在至少一个实施例中，第二传感器模块64 的凹进部分116A中形成的柱子124A、 126A可与第一传感器模块62 的凹进部分116上的相应柱子对齐并交叠，如参考图3所述。
在至少一个示例性实施例中，且不受该实施例限制，可以预期传 感器模块将包括22个柱子，且从端部输出连接器开始，前21个柱子
具有安装在其上的CT。每个模块的第22个柱子将与其他模块的相应 第21个CT交叠。例如，安装在第二传感器模块64的柱子126A上的 CT通常与通过第一传感器模块62的柱子126 (图3中所示)的开口对 齐。相似地，具有在第二传感器模块64上相应开口的柱子124A与柱 子126 (图3中所示)和第一传感器模块62的安装在其上的CT以交 叠方式对齐，因此如果断路器出现在这两个位置，从断路器到各负载 的电线可通过接口区域66中的两个传感器模块，并保持与间隔142对 齐。
虽然图3 — 6示出无限制的传感器模块实施例，图2中概括描述的 传感器组件可包括电路板和支撑固定到其上的电流互感器的其他结 构。
图7是作为示例性传感器支架的电路板的一个实施例的透视图， 其具有本公开中教导的某些方面。电路板176可包括一个和多个连接 到其上的CT74、 78。 CT可通过焊接、固定、形成或其他方式连接到 电路板。如上所述，多个电路板可以端对端的方式彼此邻近设置，从 而为维护大量断路器而非单个电路板提供更大的可能。
为了解决上面提到的紧密间隔的断路器58、 68和电路板端部的 CT对齐的问题，可在邻近电路板176、 178之间形成接口区域66。第 一电路板176可包括凹进部分116，而第二电路板178可包括凹进部分 116A，类似于上面参考图3 — 6中传感器模块描述的凹进部分。凹进部 分可基本对称位于电路板之间从而在倒置一个或多个电路板时允许互 换。CT 74、 78可相对它们电路板的各自凹进部分116、 116A横向安 装。当电路板176、 178端对端彼此邻近安装时，凹进部分116、 116A 可以边对边的方式在接口区域66中横向对齐，并允许CT74、 78保持 与断路器58、 68相对对齐。CT可横向彼此偏离安装在电路板上从而 允许通过孔的相邻轴172、 174之间的轴间隔比没有偏离安装时更近。 这样的对齐在现有技术中无法获得，因为CT的尺寸由于断路器尺寸而 不允许充分靠近的间隔。分别通过CT 74、 78的电线78、 108可以相 对对齐的方式从断路器布线通过CT74、 78，且相关的弯曲应力减小，
否则该应力会引起系统故障。
这里解释了本发明的多个基本方面。所公幵的多种技术和设备代
表本领域技术人员可通过本申请教导易于理解的技术的一部分。变化 是可能的并被考虑，且仅由权利要求限制。本领域技术人员可其增加 实施细节。这样的细节可添加到另一个根据本临时申请的申请的公开 中，而且可以相信，包括这样的细节不会对本申请增加新的主题。附 图可含有文本中没有明确讨论的额外信息，且这样的信息可在后面的 申请中描述，而不会增加新的主题。此外，所有元素的多种组合和变 化或申请可被建立并给出。可采取优化特定申请中的性能的所有措施。
这里描述的多个步骤可与其他步骤结合，并可以多种次序发生， 除非另外特别限制，各种步骤可在所述步骤中插入，并且所述步骤可 分解为多个步骤。除非上下文需要，否则词语"包括"或诸如"包含" 或"含有"的变形应理解为表示包含有至少一个所述元素或步骤或元 素组或步骤组或其等效物，且不排除任何其他元素或步骤或元素组或 步骤组或其等效物。
进一步，本专利申请中任何参考文献以及同本申请一起提交的任 何列表中列出的所有文献都包括在此以供参考。然而， 一定程度上， 可能被考虑与本发明的专利申请不一致的陈述明显不能当作是本申请 人做出的。
而且，这里所述的任何方向，如"顶部"、"底部"、"左边"、"右 边"、"上部"、"下部"和其他方向，为了明确起见，都是参考附图的， 而不限制实际设备或系统，也不限制设备或系统的使用。设备或系统 可以多种方向和取向使用。
权利要求
1.一种用于在电气系统中布线的传感器组件，包括a.传感器支架，其具有在所述传感器支架的至少一端形成并适用于与邻近传感器支架接口的凹进部分，该邻近传感器支架具有对称的凹进部分，以便在传感器支架被端对端安装时凹进部分横向交叠；以及b.多个电流互感器，其被连接到传感器支架，至少一个电流互感器相对所述凹进部分被横向安装，所述电流互感器具有孔，其适用于允许布线与安装在传感器支架附近的一个或多个断路器成一直线从其通过。
2. 如权利要求1所述的组件，其中所述传感器支架包括电路板。
3. 如权利要求1所述的组件，其中所述电流互感器彼此横向偏离安 装，从而允许所述电流互感器的孔的邻近轴之间的轴间隔比无偏离安 装时更近。
4. 如权利要求1所述的组件，其中所述电流互感器包括至少一个输 出电线，并且其中来自所述电流互感器的输出电线被直接连接到所述 传感器支架的输出连接器。
5. —种电气系统，其包括a. 电气面板；b. 多个被连接到所述电气面板的断路器；以及c. 被连接到所述电气面板的权利要求1所述的传感器组件。
6. 如权利要求5所述的系统， 近传感器支架。
7. 如权利要求6所述的系统， 进部分在所述传感器支架的同一进一步包括具有对称的凹进部分的邻其中所述第一和第二传感器支架的凹 相对端形成，并且接口是从一个传感器支架倒置的方向上形成的，从而与所述凹进部分对齐。
8. 如权利要求5所述的系统，进一步包括适于确定流过所述电流互 感器的电流的监视系统。
9. 如权利要求8所述的系统，其中所述监视系统适用于调节指示反 转极性的一个或多个电流互感器所指示的极性的反转。
10. 如权利要求9所述的系统，其中所述监视系统适用于基于所指示 极性的反转来改变所述电流互感器的标识。
11. 如权利要求IO所述的系统，其中第一传感器支架包括被标识为互 感器1一21的21个电流互感器，第二传感器支架包括被标识为互感器 1一21的21个另外的电流互感器，其中一个传感器支架相对另一个传 感器支架倒置，这导致通过倒置的传感器支架上倒置的电流互感器的 电流的所指示的极性的反转，并且其中被连接到所述倒置的传感器支 架的所述电流互感器由监视系统基于所指示的极性的反转被分别重新 标识为互感器42 — 22。
12. 如权利要求8所述的系统，其中第一电流互感器被连接到电线， 并进一步包括被连接到同一电线的第二电流互感器，所述第二电流互 感器被连接到所述监视系统，并且所述监视系统适用于接收来自同一 电线上独立于所述第一电流互感器的第二电流互感器的输入。
13. 如权利要求12所述的系统，其中所述第二电流互感器相对所述系 统中其他电流互感器指示反转的极性，并且其中所述监视系统适用于 调节来自所述第二电流互感器的所指示极性的反转。
14. 如权利要求5所述的系统，进一步包括至少一个处理器来接收来 自所述电流互感器的输入。
15. 如权利要求5所述的系统，进一步包括被连接到断路器的电气负载。
16. —种电气系统，包括a. 电气面板；b. 多个断路器，其以相对彼此增加的间隔被连接到所述电气面板;c. 第一传感器支架，其具有在所述第一传感器支架的至少一端形 成的凹进部分；d. 第二传感器支架，其具有在第二传感器支架的至少一端形成的 凹进部分，并且通过倒置所述第二传感器支架，该凹进部分适用于与 所述第一传感器支架的凹进部分接口，从而当传感器支架端对端彼此 邻近安装时允许凹进部分的横向对齐；以及e. 多个电流互感器，其被连接到传感器支架，其中至少一个电流 互感器相对所述第一和第二传感器支架的至少一个凹进部分横向安 装，所述电流互感器具有孔，其适用于当断路器以增加的间隔在传感 器支架附近安装时允许布线与相应断路器成一直线从其通过。
17. 如权利要求16所述的系统，其中所述传感器支架包括电路板。
18. 如权利要求16所述的系统，其中所述电流互感器彼此横向偏离安 装，从而允许所述电流互感器的孔的邻近轴之间的轴间隔比无偏离安 装时更近。
19. 如权利要求16所述的系统，进一步包括适用于确定流经所述电流 互感器的电流的监视系统。
20. 如权利要求19所述的系统，其中所述监视系统适用于调节来自指 示反转极性的一个或多个电流互感器的所指示极性的反转。
21. 如权利要求20所述的系统，其中所述监视系统适用于基于所指示 极性的反转改变所述电流互感器的标识。
22. 如权利要求20所述的系统，其中所述第一传感器支架包括被标识为互感器1一21的21个电流互感器，并且所述第二传感器支架包括被 标识为互感器1一21的21个另外的电流互感器，并且其中被连接到所 述倒置的第二传感器支架的所述电流互感器在所述监视系统中基于流 经由于倒置导致的倒置的第二支架电流互感器的电流所指示极性的反 转，被分别重新标识为互感器42—22。
23. 如权利要求16所述的系统，其中第一电流互感器被连接到电线并 进一步包括被连接到同一电线的第二电流互感器，所述第二电流互感 器被连接到所述监视系统，并且所述监视系统适用于接收来自同一电 线上的独立于所述第一电流互感器的所述第二电流互感器的输入。
24. 如权利要求23所述的系统，其中所述第二电流互感器指示相对所 述系统中另外的电流互感器的反转的极性，并且其中所述监视系统适 用于调节来自所述第二电流互感器的所指示极性的反转。
25. 如权利要求16所述的系统，进一步包括至少一个处理器从而接收 来自所述电流互感器的输入。
26. 如权利要求16所述的系统，进一步包括被连接到所述断路器的电 气负载。
全文摘要
本公开提供了邻近电气系统的断路器安装电流互感器的方法和系统。通常，传感器组件含多个电流互感器(CT)来测量来自主电源的电源线。为了适合测量比一个传感器组件能够应用的更大数目的电线，多个传感器组件可端对端安装。传感器组件可具有对称的凹进部分，在通过倒置一个传感器组件端对端安装时凹进部分横向对齐。该对齐允许相对凹进部分横向安装的CT与对应的断路器对齐，因此相对于现有技术，通过断路器的电线与CT对齐，减小CT的弯曲应力。由倒置引起的极性改变可通过软件、固件、硬件或它们的组合调节。
文档编号G01R15/18GK101189525SQ200680019275
公开日2008年5月28日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年6月2日
发明者G·J·纳尔逊, G·R·弗拉萨克, J·K·马丁, J·M·鲍威尔 申请人:力博特公司