專利名稱：聲學傳感器系統(tǒng)、聲學特征模擬器以及電分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的構(gòu)思一般而言涉及由電傳導故障導致的聲學噪聲，更具體而言，涉及聲學傳感器系統(tǒng)。所公開的構(gòu)思還涉及聲學特征模擬器。所公開的構(gòu)思進一步涉及電分配系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知的開關(guān)設備、配電板和電動機控制中心(MCC)是經(jīng)專門設計和制作的。這使得不可能具有用于這些電分配系統(tǒng)的通用布局設計(one-fit-all layout design)的聲音感測系統(tǒng)。不存在用于檢測電分配系統(tǒng)中的松動電連接的已知的成本有效技術(shù)和產(chǎn)品。紅外成像掃描已被廣泛用于發(fā)現(xiàn)這樣的松動電連接，但這并未提供連續(xù)的(例如，“對-7”或一天M小時、一周七天)檢測和監(jiān)視，而是局限于僅僅檢測看得見的接頭，并將操作者暴露于潛在有害的條件。其他已知的產(chǎn)品在每個電接頭處采用溫度感測。然而，由于成本，這尚未被廣泛采用。除了通過監(jiān)視每個電連接處的電壓降之外，由于在松動電連接兩端之間的電壓降相對較小，相信幾乎不可能從電流和電壓二者提取松動電連接特征(除了當其逐步增強為大弧故障或電弧閃光事件時之外)。美國專利7，148，696公開了一種通過電弧故障或輝光接觸而產(chǎn)生的聲學特征。不論存在何種類型的電負荷或者故障產(chǎn)生于何種環(huán)境中，聲學傳感器直接“聽到”由故障產(chǎn)生的特征噪聲。由電弧故障或輝光接觸產(chǎn)生的聲學噪聲具有處于一個或多個特定波長的聲學信號，該一個或多個特定波長與例如電弧和其共振頻率的基本特征直接相關(guān)，或與AC電源調(diào)制頻率及其諧頻直接相關(guān)。通過聲學傳感器檢測電弧故障的聲學信號。所產(chǎn)生的脫扣信號被發(fā)送到脫扣裝置，以例如脫扣打開可分離的接觸，以便中斷電弧故障。美國專利7，411，403公開了一種電路斷路器，其檢測電源電路的松動電連接狀況。該電路斷路器包括第一和第二凸片以及聲學耦合到電源電路的第一和第二聲學耦合器。聲學發(fā)生器被耦合到第二聲學耦合器并產(chǎn)生從第二聲學耦合器向電源電路的第一聲學信號。聲學傳感器被耦合到第一聲學耦合器并具有第二聲學信號，該第二聲學信號可操作地與松動電連接狀況相關(guān)聯(lián)。聲學傳感器輸出所感測的聲學信號。電路與聲學發(fā)生器協(xié)作而產(chǎn)生第一聲學信號，輸出所感測的聲學信號，并從其檢測松動電連接狀況。該電路可以在從所感測的聲學信號檢測到電傳導故障時向脫扣裝置輸出脫扣信號。存在對電分配裝置的改進的空間。

發(fā)明內(nèi)容
通過所公開的構(gòu)思的實施例滿足這些需求和其他需求，該構(gòu)思采用聲學傳感器、 聲學發(fā)射器和/或聲學特征模擬器來感測與電傳導故障對應的噪聲信號和/或模擬由電傳導故障導致的聲學噪聲。根據(jù)所公開的構(gòu)思的一方面，一種聲學傳感器系統(tǒng)包括第一多個聲學傳感器； 以及聲學發(fā)射器，其被構(gòu)造為生成聲學噪聲以模仿由于電傳導故障而引起的聲學噪聲；其中，所述第一多個聲學傳感器中較少第二數(shù)量的聲學傳感器被構(gòu)造為在具有多個電接頭的電分配系統(tǒng)中識別多個位置，使得所述較少第二數(shù)量的聲學傳感器能夠監(jiān)測所述電分配系統(tǒng)的所述多個電接頭的所有電接頭。所述第一多個聲學傳感器中的至少一個可被構(gòu)造為被啟動作為具有高電壓脈沖電路的聲學發(fā)射器。所述聲學發(fā)射器可被構(gòu)造為移動到所述電分配系統(tǒng)中的多個不同位置。作為所公開的構(gòu)思的另一方面，一種聲學特征模擬器包括脈沖重復率控制電路， 其被構(gòu)造為以若干重復率中的一個輸出多個第一脈沖；電壓脈沖生成電路，其被構(gòu)造為響應于所述多個第一脈沖而輸出多個第二電壓脈沖；聲學發(fā)生器，其被構(gòu)造為響應于所述多個第二電壓脈沖而輸出多個機械脈沖；以及接口，其被構(gòu)造為將所述多個機械脈沖耦合到電力導體。作為所公開的另一方面，一種電分配系統(tǒng)包括多個電導體，其包括多個電接頭； 多個電路中斷器，所述電路中斷器的每一個與所述多個電導體中的一些電導體電學互連； 以及多個聲學傳感器；其中，所述多個電導體形成公共總線結(jié)構(gòu)；其中，所述多個聲學傳感器的每一個耦合到所述多個電導體中的對應的電導體，覆蓋所述多個電導體中的所述對應的電導體的一些電接頭，并被構(gòu)造為感測與所述一些電接頭的電傳導故障對應的噪聲信號。多個所述多個聲學傳感器中的每一個可感測對應的噪聲信號?？赏ㄟ^作為多個所述多個聲學傳感器的最強噪聲信號的對應噪聲信號來限定所述電傳導故障的位置。


當結(jié)合附圖閱讀時，可從優(yōu)選實施例的以下描述中獲得對所公開的構(gòu)思的充分理解，其中圖1-3是根據(jù)所公開的構(gòu)思的實施例的開關(guān)設備的示意形式的框圖，該開關(guān)設備包括聲學特征模擬器和聲學傳感器；
圖4是圖1的聲學特征模擬器的框圖；圖5是用于聲學傳感器分配優(yōu)化的過程的流程圖；圖6是根據(jù)所公開的構(gòu)思的另一實施例的聲學傳感器的垂直正視圖，該聲學傳感器包括用于矩形功率母線的夾緊結(jié)構(gòu)；圖7是圖6的聲學傳感器的除蓋子之外的等距圖，該蓋子被去除以示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)； 以及圖8是根據(jù)所公開的構(gòu)思的另一實施例的用于電源導體的夾緊結(jié)構(gòu)和聲學傳感器的垂直正視圖。
具體實施例方式本文中采用的術(shù)語“若干”應表示一個或者大于一個(即，多個)的整數(shù)。本文中采用的術(shù)語“聲學”應表示作為次聲波、聲波和/或超聲波中的一種或多種聲音。本文中采用的術(shù)語“電源導體”應表示線(例如，固體；多股；絕緣的絕緣允許電流容易地流過的其它合適的材料或允許電流容易地流過的其它合適的材料或物體。本文中采用的術(shù)語“電接頭”應表示電學和機械連接多個電導體的結(jié)構(gòu)。本文中采用的術(shù)語“凸片”應表示兩個或物多個電導體被電學和機械連接到的端子或其他導電零件。本文中采用的術(shù)語“電傳導故障”應表示引起輝光接觸的電導體、電接頭和/或凸片的電弧故障或松動或其他斷續(xù)式電連接。如本文中采用的，兩個或更多個部件被“連接”或“耦合”在一起的陳述應表示這些部件被直接接合在一起或通過一個或多個居間部件而接合。此外，如本文中采用的，兩個或多個部件被“附接”的陳述應表示這些部件被直接接合在一起。本文中采用的術(shù)語“聲學耦合器”應表示螺栓；粘合劑；夾具；緊固器；或其他適合的耦合機構(gòu)，用于將電導體和聲學傳感器或聲學發(fā)生器保持在一起，以允許利用或不利用電連接而進行有效聲學傳輸。本文中采用的術(shù)語“特征”應表示用于區(qū)分或識別另一事物的某種事物。例如聲學特征用于區(qū)分或識別電傳導故障。本文中采用的術(shù)語“緊固器”應表示鉚釘、粘合劑、螺釘、螺栓、以及螺栓和螺母 (例如，非限制性地，止動螺母)的組合、以及螺栓、墊圈和螺母的組合。本文中采用的術(shù)語“螺栓”應表示被構(gòu)造為將兩個或更多個部件栓接在一起(例如，通過栓接電源導體和包括絕緣隔離體的殼體)以牢固地保持它們的設備或裝置。螺栓可以是例如用于將物體緊固在一起的金屬棒或針，其通常具有在一端的頭和在另一端的螺紋并通過螺母而被緊固。本文中采用的術(shù)語“夾具”應表示被構(gòu)造為將兩個或更多個部件接合或壓縮或按壓在一起(例如，通過保持或壓緊電源導體和絕緣隔離體)以牢固地保持它們的設備或裝置。術(shù)語“夾具”明確地不包括緊固器。示例性地且非限制性地，結(jié)合三相電分配設備和系統(tǒng)，例如，低電壓開關(guān)設備、低電壓配電板、低電壓面板、電動機控制中心和中間電壓開關(guān)設備，來描述所公開的構(gòu)思。然而，應理解，所公開的構(gòu)思可被用于寬廣范圍的其他應用，例如，用于商業(yè)或工業(yè)設施的母線電氣系統(tǒng)、航空應用以及電動車輛應用。并且，所公開的構(gòu)思不限于三相應用，并可被應用于民用或其他單相應用。在民用應用中，聲學信號具有相對高的衰減率和相對小的電導體；因此，每個聲學傳感器可僅僅覆蓋相對小范圍的電學布線系統(tǒng)。圖1示出了電分配系統(tǒng)，例如開關(guān)設備2，包括聲學特征模擬器4和聲學傳感器6、 8、10、12、14、16。如將結(jié)合圖4討論的，示例性的聲學特征模擬器2包括聲學發(fā)生器，例如壓電聲學發(fā)射器18，以產(chǎn)生聲學信號20，該聲學信號20模擬電傳導故障的聲學信號，電傳導故障例如為電弧故障、輝光接觸或例如圖1和2的22或M的導致輝光接觸的松動電連接?；蛘撸梢圆捎萌魏魏线m的電學、機械或電機聲學發(fā)生器或者磁致伸縮器件來模擬由電傳導故障產(chǎn)生的聲學噪聲(例如，所產(chǎn)生的聲學信號小波類似于由具有電源頻率或其諧頻的重復率的電傳導故障導致的小波)。如將說明的，示例性的壓電聲學發(fā)射器18可被耦合到電分配系統(tǒng)的不同位置，諸如示例性開關(guān)設備2，以確定應將諸如6、8、10、12、14、 16的聲學傳感器設置在哪里來提供對各區(qū)沈、28的松動電連接22、24的完全檢測覆蓋。在示例性開關(guān)設備2中，由于例如電連接可移動的接觸臂(未示出)和電路斷路器負荷側(cè)導體(未示出)的辮式撓性導體或旁路(未示出)類似于聲學隔離器，諸如電路斷路器30、34、36的電路中斷器用作聲學信號的隔離器或吸收器，這歸因于在通過旁路時聲學信號的衰減率相對較高。因此，來自負荷(線路)側(cè)的聲學信號不能通過電路斷路器以到達線路(負荷)側(cè)。由于旁路為聲學衰減器，任何聲學信號(無論其是從實際的松動電連接還是模擬器產(chǎn)生)將不通過電路斷路器，由此將開關(guān)設備2分成聲學隔離區(qū)，例如沈、 28。示例性電路斷路器34是三極電路斷路器。示例性電路斷路器30是六極電路斷路器，其中每相具有兩個平行的極。然而，將理解，也可以采用三極電路斷路器。如將說明的，圖4的示例性壓電聲學發(fā)射器18可以是諸如聲學傳感器6、8、10、12、 14、16的合適聲學傳感器(例如，非限制性地，壓電傳感器)的部件。在示例性開關(guān)設備2 中，每個相采用對應的壓電聲學傳感器。因此，例如，對于三相系統(tǒng)，存在三個聲學傳感器， 每相一個。在圖1中，在區(qū)觀(區(qū)#2)中通過傳感器8檢測松動電連接對。類似地，在區(qū)28 中也可以通過傳感器8檢測來自聲學特征模擬器4的聲學信號20(圖4)。然而，由于電路斷路器30的阻斷，通過傳感器8未檢測到松動電連接22。傳感器14、16本身由于聲學信號的衰減而不能檢測松動電連接M，或者由于與區(qū)觀中由傳感器8檢測到的噪聲的相對較高水平相比，由那些傳感器14、16檢測到的噪聲的水平相對較低，而不能確認松動電連接M 位于區(qū)觀(區(qū)#2)中。圖2和3示出示例性開關(guān)設備2在模擬器4、示例區(qū)沈、28、示例聲學傳感器6、8 以及電路中斷器30 (其提供聲隔離)方面如何工作的變型。它可以使用模擬器4優(yōu)化傳感器6、8、10、12、14、16的位置，或者使用傳感器6、8檢測松動電連接22、24的位置。在圖2中，模擬器4被移動到不同的位置；另外，開關(guān)設備2與圖1所示的開關(guān)設備2相同。松動電連接22由區(qū)沈(區(qū)#1)中的傳感器6檢測。然而，由于電路中斷器30 的阻斷，松動電連接22不被傳感器8、10、12、14、16檢測，并且由于電路中斷器34、36的進
7一步阻斷，也不被傳感器10、12檢測。在圖3中，模擬器4被移動到不同的位置；另外，開關(guān)設備2與圖1所示的開關(guān)設備2相同。松動電連接38的位置可通過“三角測量”被“精確定位”?？赏ㄟ^比較傳感器8、 14,16測量的噪音值檢測和定位松動電連接38。例如，傳感器16將測量最強噪音信號，然后是傳感器8，接著是傳感器14。從而，可以確定所述松動電連接38是共用總線結(jié)構(gòu)的一部分，所述共用總線結(jié)構(gòu)由各個傳感器8、14、16所共享的三相總線40、42、44形成，但是相比于在對應總線40、42上的傳感器8或14，所述松動電連接38更接近總線44上的傳感器 16。圖4示出圖1-3的示例聲學特征模擬器4。如圖所示，模擬器4包括電路50，可通過外部電源46經(jīng)電開關(guān)48供電。例如，在測試中可以不激勵電力線。作為非限制性實例， 電池可用作電源46。電路50提供多個重復率的電子脈沖52。脈沖52在多個合適的電壓 (例如，不限制地，150V、400V、任何提供合適的聲脈沖振幅的合適電壓)觸發(fā)電壓脈沖生成電路討。輸出電壓脈沖56驅(qū)動示例壓電元件18以通過合適的接口，如絕緣隔離體58 (例如，不限制地，陶瓷盤)，在合適的電力導體上，例如母線或電纜60，產(chǎn)生機械脈沖57，以模擬由松動電連接(例如，不限制地，過熱電接頭(未示出，但是參見電接頭61和圖1-3的松動電連接22、24、38))引起的多個聲學信號20。示例絕緣隔離體58被置于示例壓電元件 18(或壓電元件殼體(未示出))與示例母線60之間。示例壓電元件18(或者對應的聲學傳感器)的可選的“預負荷”62可選地在其組件中的壓力下壓緊壓電元件18。從而，示例壓電元件18可以預加載至或不預加載至示例絕緣隔離體58。電路50可包括選擇電路64， 其選擇多個不同高電壓中的一個，以及控制電路66，其以合適的重復率，例如線路頻率的重復率，提供電子脈沖52。示例聲學特征模擬器4包括脈沖重復率控制電路66，其被構(gòu)造為以多個重復率中的一個輸出第一脈沖52 ；電壓脈沖生成電路M，其被構(gòu)造為響應于第一脈沖52輸出第二電壓脈沖56 ；示例壓電元件18，其被構(gòu)造為響應于第二脈沖56輸出機械脈沖57 ；以及接口 58，其被構(gòu)造為將機械脈沖57耦合到電力導體60。電壓脈沖生成電路M可被構(gòu)造為以多個不同電壓(例如，不限制地，150V、400V、 任何合適的電壓)輸出第二電壓脈沖56。例如，這可模擬由不同位置的松動連接、不同電流水平引起的聲學信號、或甚至僅僅由相同的松動連接產(chǎn)生的聲學信號的變化。它可包括在同一時間的多個電壓以模擬來自松動電連接的聲學信號的變化，或者僅僅一個選擇的電壓。脈沖重復率控制電路66可被構(gòu)造成選擇多個不同的重復率(例如，不限制地，對應于50泡、60泡、85泡、120泡、135泡、400泡、線路頻率的諧頻或次諧頻、任何合適的頻率) 中的一個。這可用于，例如并且不限制地，測試聲學傳感器的檢測能力和噪聲檢測性能。這可允許寬范圍的電力線應用(例如在美國為60Hz、在歐洲和亞洲為50Hz、用于航空應用的 400Hz)。另外，對各種重復率進行選擇允許測試聲學傳感器是否可以檢測并使用除電力線路頻率及其諧頻之外的頻率，以確定其沒有導致噪聲釋放(trip)。如圖4所示，示例聲學壓電發(fā)射器18可被構(gòu)造為產(chǎn)生聲學脈沖，該聲學脈沖以通過線路頻率調(diào)制的、從約IOkHz至約40kHz的頻率傳導通過電力導體(例如母線和/或電纜)。線路頻率可選自于約50Hz、約60Hz、約400Hz以及線路頻率的諧頻或諧頻。
如圖1-3所示，聲學特征模擬器4可被移動到多個不同位置，例如開關(guān)設備2中的示例區(qū)沈、28。可選地，任何數(shù)目的用于電傳導故障檢測的示例聲學傳感器6、8、10、12、14、 16可啟用作為具有圖4的高電壓脈沖電路M的聲學發(fā)射器。當對應的聲學傳感器的壓電元件(未示出，但是參考圖4的示例壓電元件18)受到應力和應變時，其產(chǎn)生電壓輸出。在該情況下，其用作傳感器。然而，當跨越示例壓電元件18施加電壓，例如56，示例壓電元件的尺寸變化。該特性可用作聲學發(fā)射器或發(fā)生器。例如并且不限制地，示例高電壓脈沖生成電路M可集成到聲學傳感器6、8、10、12、14、16的電子電路中，以產(chǎn)生模擬的電傳導故障聲學信號20。再次參考圖1，聲學傳感器系統(tǒng)68包括第一多個聲學傳感器6、8、10、12、14、16， 以及聲學發(fā)射器，例如圖4的示例壓電發(fā)射器18，其被構(gòu)造為產(chǎn)生聲學噪聲20，以模仿由電傳導故障，例如22、對或38(圖3)引起的聲學噪聲。較少第二數(shù)目的聲學傳感器，例如并且不限制地，一個聲學傳感器6、一個聲學傳感器8、或者三個聲學傳感器8、14、16被構(gòu)造為識別開關(guān)設備2中的多個位置，從而該第二數(shù)目的聲學傳感器可監(jiān)測其所有的多個電接頭 61。如圖3所示，示例聲學傳感器8、14、16在開關(guān)設備2的多個位置耦合到對應的母線40、42、44。每個聲學傳感器8、14、16可分別覆蓋開關(guān)設備2的對應區(qū)觀、70、72的多個電接頭61。例如，傳感器14可覆蓋區(qū)70的接頭61，傳感器16可覆蓋區(qū)72的接頭61 (如圖1所示)。示例區(qū)觀由阻斷聲傳播的電路中斷器30、34、36限定。圖1的示例區(qū)沈由阻斷聲傳播的電路中斷器30限定。為了提供電分布系統(tǒng)(例如開關(guān)設備、MCC、配電板和面板)中的電傳導故障及其區(qū)位置的完全檢測覆蓋，公開的構(gòu)思允許有效并快速地確定聲學傳感器應被置于新的電分配系統(tǒng)中的何處。公開的聲學特征模擬器產(chǎn)生模擬聲學信號，所述模擬聲學信號與輝光接觸具有相同的特性并容易在電分配系統(tǒng)周圍移動。參考圖5，示出用于傳感器分布優(yōu)化的過程200。該過程200可以應用于電分配系統(tǒng)，例如圖1-3中的示例性開關(guān)設備2、聲學信號模擬器4、聲學傳感器6、8、10、12、14、16、區(qū) 26J8和電路中斷器30、34、36。首先，在202，根據(jù)電路中斷器位置將電分配系統(tǒng)識別和劃分為區(qū)域。然后，在204，將聲學傳感器耦合到電路中斷器的負荷側(cè)。接著，在206，將聲學傳感器盡可能遠地移離電路中斷器負荷側(cè)終端，同時使其能夠監(jiān)測電路中斷器終端與聲學傳感器的連接。然后，在208，在區(qū)域中沿電分配系統(tǒng)中的母線移動聲學模擬器。然后，在 210，識別聲學傳感器不能有效檢測由聲模擬器產(chǎn)生的松動電連接信號之處的位置或點，并將這些位置和點限定為用于聲學傳感器的檢測區(qū)的邊界。然后，在212，在所述區(qū)域中，在所限定的區(qū)的外部增加另一聲學傳感器；以及重復步驟210以限定新區(qū)，直到在所述區(qū)域中由聲學傳感器監(jiān)測全部電連接。最后，在214，還對至電分配系統(tǒng)的輸入母線或電纜增加聲學傳感器，并重復步驟206、208和210。如將參考圖6-8所述，所述聲學傳感器中的至少一個，如圖1的6、8、10、12、14、16， 和/或圖1的模擬器4，可被構(gòu)造為夾緊在電力導體上(如圖4的60)。參考圖6和7，聲學傳感器裝置300包括用于電力導體的夾具，例如夾具結(jié)構(gòu)302， 所述電力導體例如為矩形電力母線304(如圖6所示的虛線所示)。示例聲學傳感器裝置 300還包括殼體306，其用于聲學傳感器和/或聲學發(fā)生器，例如裝在殼體306中的低成本壓電元件308(如圖7虛線所示)，以及包括印刷電路板(PCB) 310(圖7)，其可包括圖4的示例電路50。殼體306被夾在電力母線304或電力系統(tǒng)中的另一電力導體(未示出)上。如圖6所示，殼體306的外部包括絕緣隔離體312，其被耦合到不銹鋼圓柱形罐 318，在所述圓柱形罐中設置壓電元件308 (如隱藏線所示)(圖7)。夾具結(jié)構(gòu)302被構(gòu)造為將絕緣隔離體312和示例電力總線304與殼體306夾在一起。殼體306可以為，例如并不限制地，金屬殼體或者具有內(nèi)部和/或外部金屬涂層的絕緣殼體，以提供EMI屏蔽。金屬涂層可以是，例如并不限制地，合適的薄膜金屬涂層。如圖7中最佳所示，示例夾具結(jié)構(gòu)302通過殼體306的開口 314設置。夾具結(jié)構(gòu) 302包括第一絕緣夾具部316，其被設置在殼體306內(nèi)部并接合其中容納壓電元件308 (如隱藏線所示)的不銹鋼圓柱形罐318 ；第二絕緣夾具部320，其被設置在殼體306的外部，并被構(gòu)造為接合電力總線304(圖6)；以及螺紋耦合器，例如示例性的螺紋銷322，其通過第一夾具部316并通過殼體306。螺紋銷322具有第一端部和相對的第二螺紋端部(如圖8所示)，所述第二螺紋端部可螺紋耦合到第二夾具部320(如圖8第二夾具部320’所示)。可旋轉(zhuǎn)部件，例如圓形絕緣緊固旋鈕324，被耦合為并被構(gòu)造為沿螺紋銷322旋轉(zhuǎn)，以向上或向下移動，從而拉或推第二夾具部320并分別夾緊或松開殼體306、電力母線 304和第二夾具部320。絕緣螺帽326防止旋鈕3M旋轉(zhuǎn)離開螺紋銷322的第一端部。優(yōu)選，第二夾具部320具有絕緣墊328，絕緣墊3 被構(gòu)造為絕緣接合電力母線 304。壓電元件308位于例如0. 5”直徑的不銹鋼圓柱體罐318中，并被耦合至罐318的底部，其為絕緣隔離體312(例如陶瓷盤)的相對側(cè)(圖6)。如圖7所示，示例聲學傳感器裝置300包括故障指示器158，其可以是LED指示器 (例如，不限制地，用于正常工作的綠色閃光、用于檢測與電力母線304操作相關(guān)的電傳導故障的紅色閃光)。接通/斷開開關(guān)330可啟用或禁用電源(未示出)，所述電源可包括如圖7所示的電池332。另外，電源可通過DC電源輸入334從外部AC/DC或DC/DC電源(未示出)接受DC電力。從圖6和7可見，示例殼體306包括底座336和蓋子338。底座336包括柱340， 柱340接合蓋子338的對應結(jié)構(gòu)(未示出)。參考圖8，另一夾具結(jié)構(gòu)342用于電力導體344(如圖8中虛線所示)和另一聲學傳感器裝置(未示出)，其除了夾具結(jié)構(gòu)342以外可以與圖6和7的聲學傳感器裝置300相同或相似。第二夾具部320與圖6的第二夾具部320有一些不同。特別是，夾具表面346 是凹陷弧形表面以容納電力導體344的圓形或橢圓形截面。相反地，圖6的第二夾具部320 具有平坦的、基本平坦或有一些突出的表面348，以容納電力母線304的平表面。在該實例中，未使用絕緣墊，因為電纜通常在其上具有絕緣護套。另外，夾具結(jié)構(gòu)342，如同夾具結(jié)構(gòu) 302，可以將如306的殼體、電力導體344以及可選的如312的絕緣隔離體夾在一起。盡管已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的具體實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，根據(jù)本發(fā)明總體內(nèi)容可以對具體公開進行各種修改和變化。因此，這里公開的特定配置只是示意性的而不是限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求及其全部等同物的全部范圍限定。附圖標記列表
2 電分配系統(tǒng)，諸如開關(guān)設備4:聲學特征模擬器6 聲學傳感器8 聲學傳感器10 聲學傳感器12 聲學傳感器14 聲學傳感器16 聲學傳感器18 聲學發(fā)生器，諸如壓電聲學發(fā)射器20 聲學信號22:松動電連接24:松動電連接26 區(qū)28 區(qū)30 電路中斷器，諸如電路斷路器34 電路斷路器36 電路斷路器38:松動電連接40 三相總線42 三相總線44 三相總線46:外部電源48 電源開關(guān)50 電路52 電子脈沖的重復率的個數(shù)54 電壓脈沖生成電路56:輸出電壓脈沖57:多個機械脈沖58 絕緣隔離體60:電力導線，諸如母線61:電接頭62:可選的“預負荷”64:選擇電路66:控制電路68 聲學傳感器系統(tǒng)70:區(qū)72 區(qū)200 過程202 步驟
204 步驟206 步驟208 步驟210 步驟212 步驟214:步驟300:聲學傳感器裝置302 夾具，諸如示例的夾緊結(jié)構(gòu)304 電力導體，諸如示例的矩形電力母線306 殼體308 聲學傳感器和/或聲學發(fā)生器，諸如低成本壓電元件310 印刷電路板(PCB)312:絕緣隔離體314:開口316:第一夾具部318:不銹鋼圓柱形罐320:第二夾具部320’ 第二夾具部322:螺紋銷324:圓形絕緣緊固旋鈕326:絕緣螺帽328:絕緣墊330:接通/斷開開關(guān)332:電池334:DC電源輸入336 底座338:蓋子340 柱342:夾具結(jié)構(gòu)344:電力導線346:夾具表面348 表面
權(quán)利要求
1.一種聲學傳感器系統(tǒng)(68)，包括第一多個聲學傳感器(6,8,10,12,14,16)；以及聲學發(fā)射器(18)，其被構(gòu)造為生成聲學噪聲00)以模仿由于電傳導故障02二4，38) 而引起的聲學噪聲；其中，所述第一多個聲學傳感器中較少第二數(shù)量的聲學傳感器(6 ；8 ；8，14，16)被構(gòu)造為在具有多個電接頭(61)的電分配系統(tǒng)O)中識別多個位置06二8，70，72)，使得所述較少第二數(shù)量的聲學傳感器能夠監(jiān)測所述電分配系統(tǒng)的所述多個電接頭的所有電接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述聲學發(fā)射器是壓電發(fā)射器 (18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述較少第二數(shù)量的聲學傳感器是在具有多個電接頭的電分配系統(tǒng)中的所述多個位置處耦合到多個母線00，42，44)的第二多個聲學傳感器(8，14，16)，使得所述第二多個聲學傳感器的每一個覆蓋所述電分配系統(tǒng)的對應區(qū)08，70，72)的一些電接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述電分配系統(tǒng)的對應區(qū)由阻斷聲波傳播的一些電路中斷器(30，34，36)限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述第一多個聲學傳感器的至少一個被構(gòu)造為啟動作為具有高電壓脈沖電路(54)的所述聲學發(fā)射器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述聲學發(fā)射器被構(gòu)造為移動到所述電分配系統(tǒng)中的多個不同位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述聲學發(fā)射器被構(gòu)造為，以由線路頻率調(diào)制的大約IOkHz到大約40kHz的頻率在所述電分配系統(tǒng)的電力導體中產(chǎn)生聲波脈沖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述線路頻率選自大約50Hz、大約60Hz、大約400Hz和所述線路頻率的諧頻或子諧頻。
9.一種聲學特征模擬器G)，包括脈沖重復率控制電路(66)，其被構(gòu)造為以若干重復率中的一個輸出多個第一脈沖 (52)；電壓脈沖生成電路(M)，其被構(gòu)造為響應于所述多個第一脈沖而輸出多個第二電壓脈沖(56)；聲學發(fā)生器(18)，其被構(gòu)造為響應于所述多個第二電壓脈沖而輸出多個機械脈沖 (57)；以及接口(58)，其被構(gòu)造為將所述多個機械脈沖耦合到電力導體(60)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述聲學發(fā)生器被預加載(62) 到所述接口。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述聲學發(fā)生器沒有被預加載 (62)到所述接口。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述電壓脈沖生成電路還被構(gòu)造為以多個不同的電壓輸出所述多個第二電壓脈沖。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述脈沖重復率控制電路和所述電壓脈沖生成電路都被構(gòu)造為，由位于所述聲學特征模擬器的外部的電源G6)供 H1^ ο
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器，其中，所述接口包括絕緣隔離體(58)， 其被構(gòu)造為放置在所述聲學發(fā)生器與所述電力導體之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述絕緣隔離體是陶瓷盤 (58)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述電力導體是電力母線(60)。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述電力導體是電纜(60)。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述多個機械脈沖(57)被構(gòu)造為模擬由于松動電連接02二4，38)而引起的多個聲學信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述脈沖重復率控制電路還被構(gòu)造為，選擇多個不同的重復率中的一個作為所述若干重復率中的所述一個。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述多個不同的重復率中的所述一個選自與線路頻率、所述線路頻率的諧頻和所述線路頻率的子諧頻對應的重復率。
21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學特征模擬器G)，其中，所述若干重復率中的所述一個對應于以從大約IOkHz到大約40kHz的頻率調(diào)制傳導經(jīng)過所述電力導體的多個聲學脈沖的線路頻率。
22.一種電分配系統(tǒng)0)，包括多個電導體(40，42，44)，其包括多個電接頭(61)；多個電路中斷器(30，34，36)，所述電路中斷器的每一個與所述多個電導體中的一些電導體電學互連；以及多個聲學傳感器(8，14，16)；其中，所述多個電導體形成公共總線結(jié)構(gòu)；其中，所述多個聲學傳感器的每一個耦合到所述多個電導體中的對應的電導體，覆蓋所述多個電導體中的所述對應的電導體的一些電接頭，并被構(gòu)造為感測與所述一些電接頭的電傳導故障對應的噪聲信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電分配系統(tǒng)O)，其中，所述多個聲學傳感器(8，14，16)中的多個的每一個感測對應的噪聲信號；并且其中，所述電傳導故障的位置由作為所述多個聲學傳感器中的所述多個的最強噪聲信號的對應噪聲信號限定。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電分配系統(tǒng)O)，其中，所述多個聲學傳感器中的一些傳感器被構(gòu)造為夾在所述多個電導體中的多個上。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學傳感器系統(tǒng)(68)，其中，所述聲學發(fā)射器(18)被構(gòu)造為夾在所述電分配系統(tǒng)的電導體上。
全文摘要
一種聲學傳感器系統(tǒng)(68)，包括第一多個聲學傳感器(6，8，10，12，14，16)和被構(gòu)造為生成聲學噪聲(20)以模仿由于電傳導故障(22，24，38)而引起的聲學噪聲的聲學發(fā)射器(18)。第一多個聲學傳感器的較少第二數(shù)量的聲學傳感器(6；8；8，14，16)被構(gòu)造為在具有多個電接頭(61)的電分配系統(tǒng)(2)中識別多個位置(26，28，70，72)，以便較少第二數(shù)量的聲學傳感器能夠監(jiān)測電分配系統(tǒng)的多個電接頭。
文檔編號G01R31/02GK102539951SQ201110317430
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者T·J·舍普夫, X·周 申請人:伊頓公司