用于監視電氣裝置特性的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施例總體上涉及無線感測技術，具體來說，涉及一種用于使用無線感測技術監視電氣裝置特性的系統和方法。
【背景技術】
[0002]感測裝置廣泛用于監視諸如開關設備、配電盤、電動機控制中心等配電設備的特性。通常，這些感測裝置包括安裝到配電設備中的一個或多個載流導體上的高導磁率材料。由于載流導體用于傳送高電流，因此產生圍繞載流導體的大磁場。所產生的該磁場又可能影響或損壞感測裝置的高導磁率材料。
[0003]此外，由于感測裝置的高導磁率材料安裝到載流導體上，因此配電設備的運行可能受該高導磁率材料的影響或干擾。在一個實例中，所述感測裝置的高導磁率材料可能改變載流導體的電感、磁性或其他性質。
[0004]此外，所述感測裝置需要使用與讀取器的近場通信，以最大限度地減小高導磁率材料的干擾。在近場通信中，使用低頻RF信號來監視配電設備。由于使用低頻RF信號，因此感測裝置可能需要放置在讀取器附近，這樣就無法遠程監視配電設備的特性。
[0005]因此，需要改進監視配電設備或電氣裝置的特性的方法和系統。
【發明內容】
[0006]根據本說明書中所述的一個實施例，提供了一種遠程監視系統。所述遠程監視系統包括傳感器單元，所述傳感器單元設置在所述電氣裝置中并且被配置成獲取響應于所述電氣裝置的被測對象的測量特性，獲取對于所述電氣裝置的所述被測對象不敏感的參考特性，并且使用隨時間變化的電磁場傳輸所述測量特性和所述參考特性。此外，所述遠程監視系統包括讀取器單元，所述讀取器單元用于在所述電氣裝置中存在至少一個金屬干擾源時與所述傳感器單元建立遠場通信，其中所述讀取器單元被配置成響應于傳輸到所述傳感器單元的至少一個射頻(RF)信號，接收與所述測量特性和所述參考特性相關的所述隨時間變化的電磁場，并且基于所接收的與所述測量特性和所述參考特性相關的隨時間變化的電磁場的至少一個性質，確定所述電氣裝置的所述被測對象。
[0007]根據本發明的另一方面，提供了一種傳感器裝置。所述傳感器裝置包括感測子單元，所述感測子單元被配置成獲取以下項中的至少一項:響應于一個或多個感測位置處的電氣裝置的被測對象的測量特性，以及對于所述電氣裝置的所述被測對象不敏感的參考特性。此外，所述傳感器裝置包括匹配元件，所述匹配元件聯接到所述感測子單元并且被配置成改變與所述測量特性和所述參考特性中的一個特性對應的所述匹配元件的特性。此外，所述傳感器裝置包括電磁場響應元件，所述電磁場響應元件連接到所述匹配元件并且被配置成使用與所述匹配元件的所述特性對應的隨時間變化的電磁場傳輸所述測量特性和所述參考特性中的一個特性。
[0008]根據本發明的另一方面，提供了一種讀取器裝置。所述讀取器裝置包括天線，所述天線用于與設置在電氣裝置內的傳感器裝置建立遠場通信，并且配置成響應于傳輸到所述傳感器裝置的射頻(RF)信號，接收與測量特性和參考特性相關的隨時間變化的電磁場。此夕卜，所述讀取器裝置包括讀取器處理器，其聯接到所述天線并且被配置成基于所接收的與所述測量特性和參考特性相關的隨時間變化的電磁場的至少一個性質，確定所述電氣裝置的被測對象。
[0009]根據本發明的另一方面，提供了一種用于監視電氣裝置的方法。所述方法包括通過傳感器單元獲取響應于所述電氣裝置的被測對象的測量特性。此外，所述方法包括通過所述傳感器單元獲取對于所述電氣裝置的所述被測對象不敏感的參考特性。此外，所述方法包括通過所述傳感器單元，使用隨時間變化的電磁場將所述測量特性和參考特性傳輸到讀取器單元。此外，所述方法包括通過所述讀取器單元，響應于傳輸到所述傳感器單元的射頻(RF)信號，接收與所述測量特性和所述參考特性相關的所述隨時間變化的電磁場。此夕卜，所述方法包括通過所述讀取器單元，基于所接收的與所述測量特性和所述參考特性相關的隨時間變化的電磁場的至少一個性質，確定所述電氣裝置的所述被測對象。
【附圖說明】
[0010]在參考附圖閱讀以下詳細說明后，將更好地理解本發明的這些和其他特征、方面和優點，在附圖中，類似的符號代表所有附圖中類似的部分，其中:
[0011]圖1是根據本發明各方面的具有遠程監視系統的電氣裝置的方框圖；
[0012]圖2是根據本發明一個實施例的傳感器裝置的方框圖；
[0013]圖3示出了根據本發明另一個實施例的傳感器裝置；
[0014]圖4示出了根據本發明各方面的具有遠程監視系統的電氣裝置結構；
[0015]圖5是根據本發明一個實施例的遠程監視系統的示意圖；
[0016]圖6是根據本發明另一個實施例的遠程監視系統的示意圖；以及
[0017]圖7是根據本發明各方面的一種用于監視電氣裝置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]如下文詳細描述，提供了一種用于監視電氣裝置的特性的示例性結構和方法的多個實施例。通過使用下述方法和系統的多個實施例，可以監視所述電氣裝置的特性，即使是在所述電氣裝置中存在一個或多個金屬干擾源時。此外，可以使用所述電氣裝置中的遠場通信來遠程監視這些特性。
[0019]現在轉到附圖，參見圖1，其中圖示了根據本發明各方面的具有遠程監視系統101的電氣裝置100。電氣裝置100可以是任何載流裝置，例如開關裝置、配電盤、電動機控制中心、變壓器、配備設備和動力分配設備等。在圖1中所示的實施例中，電氣裝置100可以包括金屬平臺102以及一個或多個金屬干擾源104。在一個實例中，所述一個或多個金屬干擾源可以包括，但不限于，鄰近的開關裝置、面板、機柜壁和電線。
[0020]應認識到，金屬平臺102可以包括一個或多個大電流載流導體和部件，例如，大電流接頭、斷路器和接線柱。在一個實例中，載流導體可以傳送約10毫安到約10000毫安范圍內的電流。由于大電流流過金屬平臺102，因此電氣裝置100中諸如接頭、接線柱和斷路器等部件易于磨損或損壞。因此，通常需要監視電氣裝置100的特性或被測對象，從而維持電氣裝置100的健康運行。
[0021]在傳統電氣裝置中，具有高導磁率層的感測裝置安裝到載流導體上，以感測電氣裝置的特性。但是，當大電流流過這些導體時，導體周圍可能產生較大磁場，反過來影響或損壞感測裝置的高導磁率層。此外，這些感測裝置需要使用近場通信以最大限度地減小高導磁率材料的干擾。由于近場通信包括低頻RF信號，因此感測裝置可能需要放置在讀取器附近，以便讀取器接收感測信號。具體來說，讀取器置于電氣裝置內或者電氣裝置附近以接收感測信號，因而無法遠程監視電氣裝置的特性。
[0022]為解決這些問題，使用遠程監視系統101來確定電氣裝置100的一個或多個被測對象。在非限定性實例中，被測對象可以代表電氣裝置中的溫度；熱接頭狀況；熱點檢測；電氣裝置狀況；不良接頭和接點；接頭氧化和扭曲；接頭電阻、接點阻抗、電阻和電抗增大；I2t問題；接線柱松動；接頭松動；軸承損壞；循環電流；斷路器觸點磨損或者它們的組合。
[0023]在當前關注的構造中，遠程監視系統101包括傳感器單元106和讀取器單元122。傳感器單元106可以置于電氣裝置100中，而讀取器單元122可以置于距離傳感器單元106的第一距離130處。第一距離130可以在從約1cm到約300cm的范圍內。如圖1中所示，傳感器單兀106包括一個或多個傳感器標簽108、110、112、114,所述傳感器標簽設置在金屬平臺102上的感測位置處。傳感器標簽108到114被配置成獲取響應于電氣裝置100的被測對象的測量特性。可以基于傳感器標簽108到114的一個或多個參數的變化來獲取測量特性。在一個實例中，所述一個或多個參數可以包括對應傳感器標簽的阻抗、介電常數、電阻、電容、電感和/或幾何參數。此外，傳感器標簽108到114可以通過隨時間變化的電磁場向讀取器單元122發送所獲取的測量特性。以下將參考圖2詳細說明獲取測量特性和向讀出單元122發送測量特性的方面。
[0024]此外,傳感器單元106包括一個或多個參考標簽116、118、120,所述參考標簽設置在距離讀取器單元122的第二距離128處。第二距離128可以在從約1cm到約125cm的范圍內。在一個實施例中,第二距離128可以小于第一距離130。此外，參考標簽116到120被配置成獲取對于電氣裝置100的被測對象不敏感的參考特性。可以基于參考標簽116到120的一個或多個參數獲取參考特性。在一個實例中,所述一個或多個參數可以包括對應參考標簽的阻抗、阻抗變化、幾何參數、耦合參數和/或介電常數。在另一個實例中，所述一個或多個參數可以包括發送