專利名稱：具有電表和外部電流傳感器的電計(jì)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是電計(jì)量系統(tǒng)，尤其涉及的是具有多個(gè)電表的電計(jì)量系統(tǒng)。
一般的電計(jì)量系統(tǒng)包括多個(gè)電表，如感應(yīng)式或電子式電度表，以測(cè)量各電能用戶的用電量。每個(gè)電表一般都包括計(jì)量電路，用于對(duì)與電表相連接的電負(fù)載的電能消耗進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)與被測(cè)電能消耗相關(guān)的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表。一般電表的計(jì)量電路通常包括一個(gè)內(nèi)部電流傳感器，該內(nèi)部電流傳感器安裝在電表外殼內(nèi)部，用于檢測(cè)提供給相連電負(fù)載的線電流并產(chǎn)生與線電流相關(guān)的輸出信號(hào)。
例如，一般的感應(yīng)電度表包括一個(gè)電流檢測(cè)電路，其中傳送電流的導(dǎo)線纏繞在鐵芯上以形成電流線圈。線電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通與相似的電壓線圈產(chǎn)生的磁通綜合作用，使電表表盤根據(jù)預(yù)定速率，即以和用戶電能消耗率相關(guān)的速率轉(zhuǎn)動(dòng)，由此測(cè)量出相關(guān)連電負(fù)載的電能消耗。
在一些情況下，線電流的范圍相當(dāng)寬，例如從很小的線電流到相當(dāng)大的線電流，如800A。這樣，繞在鐵芯上以測(cè)量相當(dāng)大范圍的線電流并產(chǎn)生相應(yīng)比例輸出的導(dǎo)線的尺寸就要大到不能允許的程度。在這些情況中，典型的作法是把電表和電表的內(nèi)部電流檢測(cè)裝置與一個(gè)電流互感器結(jié)合在一起。具體地講，電流互感器通常設(shè)置在載有線電流的傳輸線和電流檢測(cè)電路之間并位于電表的外部。例如，在向三相負(fù)載提供電流的電計(jì)量系統(tǒng)中，電流互感器一般是與從電計(jì)量系統(tǒng)的開關(guān)裝置到負(fù)載延伸的兩條或多條母線條相連。
一般的電流互感器通常還包括一個(gè)鐵芯，傳輸線電流的導(dǎo)線繞在該鐵芯周圍以形成電流線圈。在鐵芯中產(chǎn)生的磁通本身又能夠產(chǎn)生與提供給負(fù)載的線電流成比例的輸出電流。由電表內(nèi)部的電流傳感器對(duì)輸出電流進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)一步按比例縮小，由此部分計(jì)算出相關(guān)連負(fù)載的電能消耗。因此，通過(guò)電流互感器與電表內(nèi)部電流檢測(cè)裝置相結(jié)合，在線電流和內(nèi)部電流傳感器的輸出信號(hào)之間可以形成相當(dāng)較大變比，例如800.002。
在具有電子式電量表例如電子電度表或其它電子計(jì)量裝置的電計(jì)量系統(tǒng)中更加明顯地需要大的電流變比。典型的電子電表量包括由General Electric Company of Somersworth，NewHampshire出售的GE Type EVTM和Phase3TM表。這些電子電量表通常都包括用于對(duì)各電能用電戶所使用的電流和電壓進(jìn)行測(cè)量的集成電路。這些集成電路一般是Application Specific IntegratedCircuit(“ASIC”)，這種集成電路適合接收和測(cè)量小量值的信號(hào)，例如電流一般低于2mA，電壓低于5伏特。這樣，電流互感器與這種電子電量表內(nèi)部的電流傳感器結(jié)合在一起必須提供一個(gè)大的變比，以把相當(dāng)大的，象800A這樣的大電流按比例縮小到被集成電路所能接受的，相當(dāng)小的，如2mA這樣量值的輸入信號(hào)。如上所述，適合接比例縮小線電流和提供所要求的變比的所需線圈匝數(shù)很快要大到不能允許的程度，而且成本高昂。
已出現(xiàn)許多種裝入電表的電流傳感器，以把線電流按比例縮小到電表所能測(cè)量的量值。例如，1980年1月8日授權(quán)給Wolf等人的4,182,982號(hào)美國(guó)專利和1985年1月8日授權(quán)給Milkovic的4,492,919號(hào)美國(guó)專利記載的電流傳感器包括一個(gè)或多個(gè)主分路和一個(gè)并聯(lián)的副分路，線電流在主分路和副分路之間的分流取決于各自的截面積。可以檢測(cè)出由副分路通路傳輸所形成的電流以產(chǎn)生按比例縮小的輸出信號(hào)。
此外，轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并于1991年11月19日授權(quán)給Bullock的5,066,904號(hào)美國(guó)專利記載了一種同軸電流傳感器。同軸電流傳感器使線電流在同軸設(shè)置的兩個(gè)導(dǎo)體之間進(jìn)行分流。同軸電流傳感器的中心導(dǎo)體穿過(guò)環(huán)形鐵芯的孔并在環(huán)形鐵芯中感應(yīng)出磁勢(shì)，通過(guò)磁勢(shì)可以產(chǎn)生出按比例縮小的輸出信號(hào)。
還是轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人，Coburn于1993年4月7日，序列號(hào)為08/043,903的美國(guó)專利申請(qǐng)記載了一種差分電流傳感器。這種差分電流傳感器把線電流按預(yù)定比例分成第一和第二部分并檢測(cè)出這兩部分之間的電流差。根據(jù)所檢測(cè)到的電流差，可以產(chǎn)生按比例縮小的輸出電流。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的用于測(cè)量相關(guān)連負(fù)載電能消耗的電計(jì)量系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)化的用于測(cè)量相連負(fù)載電能消耗的電計(jì)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)比一般的電計(jì)量系統(tǒng)成本低。
根據(jù)本發(fā)明，上述和其它目的可以由一個(gè)電表和一個(gè)電流傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，電表對(duì)與相連負(fù)載電能消耗相關(guān)連的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表，電流傳感器設(shè)置在電表的外面，用于產(chǎn)生和經(jīng)傳輸線傳輸給相連負(fù)載的電流相關(guān)的輸出信號(hào)。因此，本發(fā)明的電表對(duì)負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表沒有采用電流傳感器。由于不包括電流傳感器，可以簡(jiǎn)化電表的設(shè)計(jì)，而且和包括一個(gè)或多個(gè)電流互感器以及一個(gè)具有內(nèi)部電流傳感器的相連的電表的普通電計(jì)量系統(tǒng)相比，采用這種電表的電計(jì)量系統(tǒng)可以降低成本和復(fù)雜程度得到簡(jiǎn)化。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，由外部電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的幅值小于第一預(yù)定最大值。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，電表包括寄存裝置，以對(duì)外部電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)進(jìn)行處理并根據(jù)輸出信號(hào)進(jìn)行負(fù)載數(shù)據(jù)的制表。寄存裝置處理的輸出信號(hào)的幅值最好不大于第二預(yù)定最大值，第二預(yù)定最大值大于第一預(yù)定最大值。這樣，電表能夠處理外部電流傳感器所產(chǎn)生的輸出信號(hào)而不用再降低輸出信號(hào)的幅值。
電流傳感器可以包括電橋電路裝置用于接收傳輸線傳輸?shù)碾娏鞑⑵浞至鞒深A(yù)定部分。電橋電路裝置通常包括一個(gè)不平衡電橋電路，該電橋電路具有分別傳輸?shù)谝缓偷诙娏鞑糠值牡谝缓偷诙姌蛑贰Ｖ行膶?dǎo)體與第一和第二電橋支路相互連接，并傳輸與傳輸線所傳輸電流相關(guān)的電流。電流傳感器還最好包括檢測(cè)裝置，如環(huán)形電流比較器，其與中心導(dǎo)體磁耦合，以產(chǎn)生一與中心導(dǎo)體所傳輸?shù)碾娏飨嚓P(guān)的，因而也就是一與傳輸線所傳輸?shù)碾娏飨嚓P(guān)的輸出信號(hào)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一電橋支路包括例如分別具有第一和第二預(yù)定電阻的電阻器這樣的第一和第二導(dǎo)體。同樣，第二電橋支路包括例如分別具有第三和第四預(yù)定電阻的電阻器這樣的第三和第四導(dǎo)體。而且，中心導(dǎo)體也可以是一個(gè)具有第五預(yù)定電阻的電阻器，其從第一和第二導(dǎo)體之間的第一端延伸到第三和第四導(dǎo)體之間的第二端。
第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比在導(dǎo)體溫度發(fā)生變化時(shí)最好保持不變。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一和第四導(dǎo)體由第一和第二材料制成，第二和第三導(dǎo)體由第二材料制成。這種具體的材料最好這樣選擇，即在材料的溫度發(fā)生變化時(shí)，第一材料電阻率的變化小于第二材料電阻率的變化。但是，導(dǎo)體最好具有這樣預(yù)定量的第二材料，即在材料溫度發(fā)生變化時(shí)，第一和第二電橋支路的電阻之比不發(fā)生變化。
通過(guò)在電表外面采用一個(gè)電流傳感器而取消電表內(nèi)部的電流傳感器，簡(jiǎn)化了電表設(shè)計(jì)。此外，與包含一個(gè)或多個(gè)電流互感器和一個(gè)相連的具有內(nèi)部電流傳感器的電表的一般電計(jì)量系統(tǒng)相比，采用了這種電表的電計(jì)量系統(tǒng)降低了成本并且復(fù)雜程度得到簡(jiǎn)化。還有，設(shè)計(jì)本發(fā)明的外部電流傳感器提供一種不受溫度浮動(dòng)影響的穩(wěn)定的電流變比，即準(zhǔn)確產(chǎn)生一與輸入電流的幅值和相位相關(guān)的輸出信號(hào)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的電計(jì)量系統(tǒng)的透視圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明的電表的表殼和電表底座的透視圖。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明的電表從外部電流傳感器轉(zhuǎn)換產(chǎn)生輸出信號(hào)的方框圖。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明的外部電流傳感器連接到母線條的第一和第二隔離部分上的局部側(cè)視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的外部電流傳感器的透視圖。
圖6是沿圖5的線6-6所取的圖5的外部電流傳感器放大的截面圖。
圖7是圖5的外部電流傳感器的電示意原理圖。
現(xiàn)在參照表示本發(fā)明最佳實(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。但是，本發(fā)明可以用許多不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)而且其構(gòu)成不應(yīng)受上述實(shí)施例的限制；相反，提供這種實(shí)施例是為了使說(shuō)明透徹完整，并向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員完整地表示出本發(fā)明的范圍。在整個(gè)說(shuō)明書中相同部件采用相同標(biāo)號(hào)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1說(shuō)明按照本發(fā)明的電計(jì)量系統(tǒng)50。電計(jì)量系統(tǒng)包括一個(gè)電表52，用于對(duì)一與相連負(fù)載電能消耗相關(guān)的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表。除其它電量外，負(fù)載數(shù)據(jù)還可以包括以瓦時(shí)計(jì)的電能消耗，功率因數(shù)和一預(yù)定期間內(nèi)的最大需求量。如圖3所說(shuō)明的那樣，電表包括一塊集成電路53，電路53包括一個(gè)用于對(duì)負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表的寄存裝置54。電表還可以包括一個(gè)對(duì)電表所產(chǎn)生的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示的顯示裝置56。
如圖2所示，電表52通常還包括一個(gè)限定出內(nèi)部空腔的表殼58。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的那樣，表殼用于保護(hù)電表內(nèi)部部件不受外部事故和碰撞的影響。包括寄存裝置54的集成電路53，顯示裝置56和電表的其它部件一般都設(shè)置在表殼所限定出的空腔內(nèi)。再把表殼安裝在例如建筑物62外墻上的電表底座60上。
圖1所說(shuō)明的電計(jì)量系統(tǒng)50還包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)經(jīng)傳輸線66向相連負(fù)載傳輸電流產(chǎn)生響應(yīng)的，安裝在電表52外部的電流傳感器10。傳輸線一般是從配電變壓器68延伸到負(fù)載的二次線路。例如，在所說(shuō)明的實(shí)施例中，傳輸線包括多條延伸在電計(jì)量系統(tǒng)的開關(guān)裝置72和三相負(fù)載之間的母線條70。雖然是關(guān)于三相負(fù)載進(jìn)行說(shuō)明的，但是在不離開本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，該電計(jì)量系統(tǒng)也可以用于單相負(fù)載。
如圖1和4所示，母線條70可以包括第一和第二隔離部分70a和70b。因此，電流傳感器10最好如圖5和6所示具有第一和第二向外延伸的臂40，臂40橋接和電連接在第一和第二隔離母線條部分之間。如下面詳細(xì)說(shuō)明的那樣，電流傳感器產(chǎn)生一與經(jīng)母線條這樣的傳輸線66傳輸?shù)碾娏鱅IN相關(guān)的輸出信號(hào)IOUT。輸出信號(hào)最好是代表根據(jù)預(yù)定變比的傳輸線所傳輸電流的比例信號(hào)。更好的是輸出信號(hào)是比傳輸線所傳輸電流相對(duì)低一些的電流。
輸出信號(hào)提供給電表52，具體講是經(jīng)在外部電流傳感器10和電表之間延伸的一條或多條引線44這樣的供給裝置把輸出信號(hào)提供給電表的寄存裝置54。如圖3所示，電表包括例如為任選信號(hào)調(diào)整電路這樣的裝置57以從外部電流傳感器接收其輸出信號(hào)。電表最好還包括例如為響應(yīng)接收裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置這樣的裝置59，用于向集成電流53提供按比例縮小的輸出信號(hào)，更具體地講是向寄存裝置提供該輸出信號(hào)，以使寄存裝置據(jù)此能夠?qū)εc相連負(fù)載電能消耗有關(guān)的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表。因此，由于電表不包含電流傳感器而使電表的設(shè)計(jì)得到極大簡(jiǎn)化。
根據(jù)一個(gè)最佳實(shí)施例，外部電流傳感器10包括例如為不平衡電橋電路這樣的電橋電路裝置。一個(gè)包括電橋電路裝置的最佳電流傳感器是轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人，由Coburn 1994年2月25日申請(qǐng)的序列號(hào)為08/202,334的美國(guó)專利申請(qǐng)記載的電流檢測(cè)方法和裝置，其內(nèi)容在這里用作參考。如圖5-7所示，這個(gè)實(shí)施例的外部電流傳感器包括電橋電路裝置，用于接收由傳輸線66向預(yù)定部分傳輸?shù)碾娏鱅IN并對(duì)其進(jìn)行分流。更具體地講，電橋電路裝置包括第一和第二分支電路13和15，用于分別傳輸電流的第一和第二部分I1和I2。一個(gè)中心導(dǎo)體20與第一和第二分支電流相互連接，并根據(jù)第一和第二分支電路之間的電流差以及按照預(yù)定比例對(duì)應(yīng)于傳輸線所傳輸?shù)碾娏鱾鬏旊娏鱅c。
電流傳感器10最好還包括例如為環(huán)形電流比較器26這樣的并與中心導(dǎo)體磁耦合的檢測(cè)裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)與中心導(dǎo)體所傳輸?shù)碾娏鱅c有關(guān)的，因而也就是與傳輸線所傳輸?shù)碾娏鱅IN有關(guān)的輸出信號(hào)IOUT。具體地講，輸出信號(hào)代表按照預(yù)定變比對(duì)傳輸線所傳輸?shù)碾娏靼幢壤s小的信號(hào)。
如圖5-7所示，電橋電路裝置的第一分支電流13包括第一和第二導(dǎo)體12和14，如電阻器，第一和第二導(dǎo)體12和14分別具有第一和第二預(yù)定電阻R1和R2。同樣，第二分支電路15包括例如為電阻器這樣的分別具有第三和第四預(yù)定電阻R3和R4的第三和第四導(dǎo)體16和18。而且，中心導(dǎo)體20一般是一個(gè)具有第五預(yù)定電阻Rc的內(nèi)部連接的電阻器，其從第一分支電路的第一和第二導(dǎo)體之間的第一端22延伸第二分支電路的第三和第四導(dǎo)體之間的第二端24。
第一和第二分支電路13和15的電阻之比，即第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比，在導(dǎo)體溫度發(fā)生變化時(shí)最好保持不變。為了獲得恒定的電阻之比，如圖6不同橫向陰影線所示，第一和第四導(dǎo)體12和18最好由第一和第二材料組合構(gòu)成，這些材料通過(guò)例如用一般電子束焊接處理來(lái)焊接在一起。與之相比，第二和第三導(dǎo)體14和16最好只由第二材料一種構(gòu)成。此外，中心導(dǎo)體20最好由第一材料構(gòu)成。
雖然在不離開本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可以使用各種材料，第一材料最好是例如為考(帕)銅這樣的銅鎳合金，或象錳銅這樣的錳銅鎳合金。第一材料的電阻最好不會(huì)隨溫度有非常明顯的變化。例如錳銅的電阻的溫度系數(shù)的變化為0.000015Ω/Ω/℃。與之相比，象銅或鋁這樣的第二材料與第一材料相比最好具有相對(duì)低的電阻率。例如，第一材料的電阻率最好至少大于第二材料的電阻率二十五倍。這樣，與由電阻率相對(duì)高的第一材料制成的第一和第四導(dǎo)體12和18的電阻相比，第二和第三導(dǎo)體14和16的電阻最好要小一些。但是，第二材料的電阻通常隨溫度的變化一般比第一材料要大很多。
盡管第二材料的電阻隨溫度變化，但是電流傳感器10的性能最好不隨溫度發(fā)生變化。這樣，由各導(dǎo)體的預(yù)定電阻建立的變比應(yīng)該與溫度無(wú)關(guān)。因此，當(dāng)導(dǎo)體溫度變化時(shí)，第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比最好保持不變。所以，當(dāng)溫度變化時(shí)，中心導(dǎo)體的電流Ic相對(duì)傳輸線66所傳輸?shù)碾娏鱅IN的幅值和相位保持不變。
由于象銅這樣的第二材料的電阻隨溫度變化，每個(gè)導(dǎo)體最好都包括預(yù)定數(shù)量的第二材料，從而使第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比作為一個(gè)整體與溫度變化無(wú)關(guān)。具體地講，如圖5和6所示，中心導(dǎo)體20無(wú)需是線性的，但是可以這樣構(gòu)成，即每個(gè)導(dǎo)體都合有預(yù)定數(shù)量的第二材料。例如，如圖5和6所示，可以選擇一端如第二端24的位置，以使第一和第二分支電路13和15的電阻之比保持不變并與溫度無(wú)關(guān)。
通過(guò)采用上述具有一個(gè)不平衡電橋電路的電流傳感器10，更具體的是序列號(hào)為08/202,334的美國(guó)專利申請(qǐng)記載的電流傳感器，電流傳感器不僅不受溫度起伏的干擾，而且還可以提供所需的大的變比，以把800A這樣大的線電流按比例縮小成電表52的寄存裝置54所要求的低量值電流信號(hào)。此外，具有不平衡電橋電路的的電流傳感器提供象800A∶2mA這樣大的變比，而不是提供不必要的大的變比。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，外部電流傳感器10所產(chǎn)生的輸出信號(hào)IOUT的幅值小于第一預(yù)定最大值。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，寄存裝置54適合處理幅值不大于第二預(yù)定最大值的輸出信號(hào)。第二預(yù)定最大值最好大于第一預(yù)定最大值，以使電表52能夠處理輸出信號(hào)而不用再降低輸出信號(hào)的幅值。這樣，本發(fā)明的電表無(wú)需具有一個(gè)電流傳感器。
雖然電流傳感器的具體構(gòu)成可以有非常多的變化，但是如圖4所示，電流傳感器10最好設(shè)置在電表52外面的電流傳感器外殼內(nèi)，以保護(hù)電流傳感器不受外界干擾，使電流傳感器操作方便而且延長(zhǎng)其使用壽命。例如，電流傳感器外殼可以由塑料這樣的絕緣材料制成。
通過(guò)從一般電計(jì)量系統(tǒng)的電表中取消內(nèi)部電流傳感器，可以得到一個(gè)簡(jiǎn)化的電表52，因而也就得到一個(gè)簡(jiǎn)化的電計(jì)量系統(tǒng)10。由于簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，可以相信本發(fā)明的電表和電計(jì)量系統(tǒng)比一般的電表和電計(jì)量系統(tǒng)要便宜。
在附圖和說(shuō)明書中已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，雖然采用的是特定的表述方式，但其具有普遍意義，這樣表述只是為便于說(shuō)明，并不局限于此，本發(fā)明的范圍由后面的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種電計(jì)量系統(tǒng)，用于測(cè)量相連負(fù)載的電能損耗，電計(jì)量系統(tǒng)包括一個(gè)電流傳感器，用于響應(yīng)由傳輸線向相連負(fù)載傳輸?shù)碾娏鳎a(chǎn)生一個(gè)與由傳輸線傳輸?shù)碾娏饔嘘P(guān)的輸出信號(hào)；和一個(gè)電表，用于響應(yīng)所說(shuō)的電流傳感器，根據(jù)所說(shuō)的電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)，對(duì)與相應(yīng)負(fù)載電能消耗的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表，其中所說(shuō)的電流傳感器位于所說(shuō)電表的外部，從而使所說(shuō)的電表不包含電流傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的幅值小于第一預(yù)定最大值，所說(shuō)的電表包括用于對(duì)所說(shuō)的電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)進(jìn)行處理和根據(jù)輸出信號(hào)對(duì)負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表的寄存裝置，由所說(shuō)的寄存裝置處理的輸出信號(hào)的幅值不大于第二預(yù)定最大值，第二預(yù)定最大值大于第一預(yù)定最大值，以使所說(shuō)的電表能夠不用再降低輸出信號(hào)的幅值就可以處理輸出信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的電流傳感器包括分別具有第一和第二預(yù)定電阻的第一和第二電阻器，用于傳輸輸入電流的第一部分；分別具有第三和第四預(yù)定電阻的第三和第四電阻器，用于傳輸輸入電流的第二部分；一個(gè)具有第五預(yù)定電阻的內(nèi)部連接電阻器，用于在所說(shuō)的第一和第二電阻器之間的第一端與所說(shuō)的第三和第四電阻器之間的第二端之間傳輸電流；和一個(gè)環(huán)形電流比較器，用于響應(yīng)由所說(shuō)的內(nèi)部連接電阻器所傳輸?shù)碾娏?，產(chǎn)生一個(gè)與由傳輸線所傳輸?shù)碾娏鳟a(chǎn)生相關(guān)的輸出信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中當(dāng)所說(shuō)的第一，第二，第三和第四導(dǎo)體溫度變化時(shí)，第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比保持不變。
5.如權(quán)利要求4所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一和第四導(dǎo)體中的每一個(gè)由第一和第二材料構(gòu)成，所說(shuō)的第二和第三導(dǎo)體中的每一個(gè)由第二材料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝缓偷诙牧系臏囟劝l(fā)生變化時(shí)，第一材料的電阻率的變化小于第二材料電阻率的變化，而且所說(shuō)的導(dǎo)體合有預(yù)定數(shù)量的所說(shuō)的第二材料，以使在第一和第二材料的溫度發(fā)生變化時(shí)，第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比不發(fā)生變化。
7.一種電計(jì)量系統(tǒng)，用于測(cè)量相連負(fù)載的電能消耗，該電計(jì)量系統(tǒng)包括一個(gè)電流傳感器，包含有電橋電路裝置，用于接收由傳輸線傳輸給相連負(fù)載的電流并把其分流到預(yù)定部分，所說(shuō)的電橋電路裝置包括第一和第二分支電路，用于分別傳輸電流的第一和第二部分；和一個(gè)中心導(dǎo)體，與所說(shuō)的第一和第二分支電路相互連接，用于傳輸一個(gè)與傳輸線傳輸?shù)碾娏饔嘘P(guān)的電流；所說(shuō)的電流傳感器還包括與所說(shuō)的中心導(dǎo)體磁耦合的檢測(cè)裝置，用于產(chǎn)生一與由所說(shuō)的中心導(dǎo)體傳輸?shù)碾娏饔嘘P(guān)的輸出信號(hào)，其中所說(shuō)電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的幅值小于第一預(yù)定最大值；和一個(gè)電表，用于對(duì)所說(shuō)電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)進(jìn)行處理并根據(jù)輸出信號(hào)對(duì)負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表，其中所說(shuō)的電流傳感器在所說(shuō)的電表的外側(cè)，其中由所說(shuō)電表處理的輸出信號(hào)的幅值不大于第二預(yù)定最大值，第二預(yù)定最大值大于第一預(yù)定最大值，以使所說(shuō)的電表能夠不用再次降低輸出的幅值就可以處理輸出信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一分支電路包括分別具有第一和第二預(yù)定電阻的第一和第二導(dǎo)體，所說(shuō)的第二分支電路具有分別具有第三和第四預(yù)定電阻的第三和第四導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求8所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的中心導(dǎo)體具有第五預(yù)定電阻并從所說(shuō)第一分支電路的所說(shuō)第一和第二導(dǎo)體間的第一端延伸到所說(shuō)第二分支電路所說(shuō)的第三和第四導(dǎo)體間的第二端。
10.如權(quán)利要求9所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中當(dāng)所說(shuō)的導(dǎo)體的溫度變化時(shí)，第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比保持不變。
11.如權(quán)利要求10所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一和第四導(dǎo)體由第一和第二材料構(gòu)成，所說(shuō)的第二和第三導(dǎo)體由第二材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝缓偷诙牧系臏囟劝l(fā)生變化時(shí)，所說(shuō)第一材料電阻率的變化小于所說(shuō)第二材料電阻率的變化，所說(shuō)的導(dǎo)體具有預(yù)定數(shù)量的所說(shuō)的第二材料，以使在第一和第二材料的溫度變化時(shí)，第一和第二預(yù)定電阻與第三和第四預(yù)定電阻之比不發(fā)生變化。
13.如權(quán)利要求7所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的電流傳感器還包括分別與所說(shuō)的第一和第二分支電路的第一和第二端相連的第一和第二臂，所說(shuō)的第一和第二臂適合于與將電流傳輸給相連負(fù)載的傳輸線電連接。
14.如權(quán)利要求13所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中將電流傳輸給相連負(fù)載的傳輸線包括一個(gè)具有第一和第二隔離部分的母線條，所說(shuō)的第一和第二臂包括用于分別連接所說(shuō)的第一和第二母線條部分和在它們之間傳輸電流的裝置。
15.一種電計(jì)量系統(tǒng)，用于測(cè)量由傳輸線向其傳輸電流相連負(fù)載的電能消耗，電計(jì)量系統(tǒng)包括一個(gè)電表外殼，用于限定出一個(gè)內(nèi)部空腔；和一個(gè)電表，設(shè)置在由所說(shuō)的電表外殼限定出的內(nèi)部空腔中，所說(shuō)的電表包括一個(gè)集成電路，用于對(duì)相連負(fù)載電能消耗的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表；用于從位于所說(shuō)電表外殼外面的信號(hào)源接收代表由傳輸線向相連負(fù)載傳輸電流的一個(gè)電流的裝置，其中所接收的代表信號(hào)是比傳輸線所傳輸?shù)碾娏飨鄬?duì)低一些的電流；和用于響應(yīng)所說(shuō)的接收裝置，向所說(shuō)的集成電路提供所接收的信號(hào)的裝置，以使所說(shuō)的集成電流根據(jù)所接收的該代表信號(hào)，對(duì)與相連負(fù)載的電能消耗相關(guān)的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表。
16.如權(quán)利要求15所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，還包括一個(gè)電流傳感器外殼，位于所說(shuō)電表外殼的外面；和一個(gè)電流傳感器，設(shè)置在所說(shuō)電流傳感器外殼的內(nèi)部，用于響應(yīng)由傳輸線向相連負(fù)載傳輸?shù)碾娏?，以產(chǎn)生和傳輸線所傳輸?shù)碾娏鞒杀壤?，按比例減小的輸出信號(hào)，所說(shuō)的電流傳感器包括用于向所說(shuō)的電表的所說(shuō)接收裝置提供按比例減小的輸出信號(hào)的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的集成電路包括用于對(duì)所說(shuō)的電流傳感器所產(chǎn)生的輸出信號(hào)進(jìn)行處理的寄存裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中由所說(shuō)的電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的幅值小于第一預(yù)定最大值，由所說(shuō)的寄存裝置處理的輸出信號(hào)的幅值不大于第二預(yù)定最大值，第二預(yù)定最大值大于第一預(yù)定最大值，以使所說(shuō)的電表不用再降低輸出信號(hào)的幅值就可以處理輸出信號(hào)。
19.如權(quán)利要求16所述的一種電計(jì)量系統(tǒng)，其中所說(shuō)的電流傳感器包括分別具有第一和第二預(yù)定電阻的第一和第二電阻器，用于傳輸輸入電流的第一部分；分別具有第三和第四預(yù)定電阻的第三和第四電阻器，用于傳輸輸入電流的第二部分；一個(gè)具有第五預(yù)定電阻的內(nèi)部連接的電阻器，用于在所說(shuō)的第一和第二電阻器間的第一端與所說(shuō)的第三和第四電阻器間的第二端之間傳輸電流；一個(gè)環(huán)形電流比較器，響應(yīng)于由所說(shuō)的內(nèi)部相連的電阻器傳輸?shù)碾娏鳎援a(chǎn)生一與由傳輸線傳輸?shù)碾娏饔嘘P(guān)的輸出信號(hào)。
全文摘要
一種電計(jì)量系統(tǒng)，包括一個(gè)沒裝有電流傳感器的電表和一個(gè)外部電流傳感器，其用于產(chǎn)生一與傳輸線向和電表相連的負(fù)載有關(guān)的電流的輸出信號(hào)，從而使電表計(jì)算出負(fù)載的電能消耗。電流傳感器一般包括一個(gè)不平衡電橋電路，用于根據(jù)預(yù)定比例產(chǎn)生一與傳輸線傳輸?shù)碾娏饔嘘P(guān)的按比例縮小的輸出信號(hào)。電表一般包括一個(gè)寄存器，用于響應(yīng)由外部電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)，對(duì)與相連負(fù)載電能消耗有關(guān)的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行制表。
文檔編號(hào)G01R21/133GK1132858SQ95120898
公開日1996年10月9日 申請(qǐng)日期1995年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月19日
發(fā)明者D·C·科賓 申請(qǐng)人:通用電氣公司