Обнаружение высокой температуры гнезда для электроизмерительного прибора

Использование: в области электротехники. Технический результат - надежное определение электрической дуги между измерительным прибором и гнездом. Согласно способу определяют измерительным прибором возникновение электрической дуги в гнезде посредством анализа РЧ шума в каналах спектра передачи данных, используемого измерительным прибором для осуществления обмена данными внутри измерительной системы. При этом обнаружение дуги может быть выполнено посредством сохранения записи обычного фонового шума и поиска широкополосного увеличения уровня шума во всех каналах. Показания измерительного прибора, такие как значения температуры, тока, напряжения и содержание гармоник, могут также быть использованы либо отдельно, либо в сочетании с широкополосным РЧ шумом для обнаружения электрической дуги. Разъединитель внутри измерительного прибора может быть разомкнут для устранения электрической дуги. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к измерению электроэнергии и, более конкретно, к системам, способам и устройствам для обнаружения перегрева гнезда в сборке электроизмерительного прибора.

Уровень техники

Реализация концепции «интеллектуальная сеть» (Smart Grid), направленной на усовершенствование электрических систем, повлекла за собой замену миллионов электроизмерительных приборов. Морально устаревшие электромеханические измерительные приборы были заменены новыми полупроводниковыми электроизмерительными приборами, обладающими возможностями передачи данных, при этом большинство из новых измерительных приборов содержат выключающий механизм, предназначенный для полного отключения всего дома. Многие из заменяемых электроизмерительных приборов эксплуатировались в жилых домах в течение многих лет. Электроизмерительные приборы, как правило, не обслуживаются, и поэтому некоторые из розеток более старых измерительных приборов, в которые были установлены указанные измерительные приборы, могут со временем изнашиваться. Установка новых электроизмерительных приборов в изношенное гнездо для измерительного прибора может привести к плохому электрическому контакту даже при надлежащей установке и исправном состоянии устанавливаемого измерительного прибора.

Как правило, однофазный измерительный прибор, отвечающий стандарту Национального института стандартов США (ANSI), характеризуется наличием четырех лепестков, которые выходят из термопластической основы. Эти лепестки вставлены в подпружиненные губки гнезда для измерительного прибора, которое, как правило, установлено на стене жилого дома. В некоторых более старых жилых домах губки гнезда для измерительного прибора могли утратить контактное усилие для надлежащего сопряжения с лепестками измерительного прибора. Монтажник может не определить то, что при установке один или несколько лепестков не обеспечивают надлежащего контакта.

Плохой электрический контакт между измерительным прибором и гнездом может вызвать возникновение ситуации, в которой электрическая дуга может возникнуть в месте стыковки измерительного прибора и гнезда. Известны случаи возгорания жилых домов в результате возникновения постоянной электрической дуги в этом типе соединения измерительного прибора и гнезда.

Известны попытки обнаружения перегрева (высокой температуры) гнезда посредством измерения температуры лепестков, температуры гнезда или температуры измерительного прибора. К сожалению, для обнаружения температуры этих элементов во время возникновения дуги необходимо, чтобы электрическая дуга существовала в течение продолжительного времени для создания интенсивного нагревания. Существует возможность, что к моменту обнаружения нагревания электрическая дуга может существенно повредить оборудование с возникновением опасной ситуации.

Кроме того, известны попытки решить эту проблему при помощи устройств ВЦДКЗ (выключатель цепи дугового короткого замыкания) для практических применений в жилых домах. Указанные устройства ВЦДКЗ обнаруживают значения напряжения и/или тока, связанные с нагрузкой, и осуществляют попытку вывести характеристику, которая связана с электрической дугой. Как правило, характеристики дуги обнаруживают посредством поиска на различных частотах шума, который может присутствовать в сигналах напряжения и тока в питающей линии. В случае обнаружения дуги устройство ВЦДКЗ может разомкнуть цепь тока нагрузки и устранить электрическую дугу, когда она возникает в контролируемой указанным устройством цепи. Другие предложенные решения для обнаружения дуги предусматривают использование обнаружение света, генерируемого дугой.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к электроизмерительному прибору и способу определения существования электрической дуги между измерительным прибором и гнездом. Электроизмерительный прибор используют для измерения электрической энергии, передаваемой от источника напряжения к электрической нагрузке. Измерительный прибор расположен между источником напряжения и электрической нагрузкой. Измерительный прибор содержит лепестки, приемопередающее устройство радиочастотного (РЧ) диапазона и процессор. Лепестки предназначены для соединения измерительного прибора с гнездом. Приемопередающее устройство РЧ диапазона используют для осуществления измерительным прибором обмена данными, например, для передачи собранных показаний измерительного прибора в головной офис коммунального предприятия по беспроводной сети передачи данных. В связи с этим приемопередающее устройство РЧ диапазона будет как передавать, так и получать сообщения на данной частоте. Приемопередающее устройство может также измерять уровень входного сигнала на частоте или в канале передачи данных, а также генерировать значение, показывающее уровень входного сигнала. Такие значения обычно именуют значением индикатора уровня входного сигнала (ИУВС). Приемопередающее устройство может генерировать значения ИУВС в РЧ спектре передачи данных для всех каналов передачи данных, используемых приемопередающим устройством для осуществления обмена данными. Процессор получает значения ИУВС, сгенерированные приемопередающим устройством, и определяет на основании указанных значений существование электрической дуги между лепестками и гнездом.

Краткое описание чертежей

Представленная выше сущность настоящего изобретения, а также последующее подробное описание иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения будут более понятны при рассмотрении совместно с прилагаемыми фигурами. В целях иллюстрации настоящего изобретения на фигурах представлены иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается представленными конкретными компоновками и средствами. На фигурах представлено следующее:

на фиг. 1 представлен один вариант осуществления примерной измерительной системы, в которой могут быть воплощены способы обнаружения дуги, раскрытые в настоящем документе;

на фиг. 2 представлена схема электроизмерительного прибора с приемопередающим устройством и разъединителем; и

на фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая один вариант осуществления способа для обнаружения электрической дуги.

Подробное описание изобретения

В настоящем документе раскрыты способы и системы для обнаружения возникновения электрической дуги в сборке, состоящей из электроизмерительного прибора и гнезда, посредством исследования характеристик беспроводной радиочастотной (РЧ) связи, осуществляемой приемопередающим устройством электроизмерительного прибора в частотном диапазоне ISM (часть радиочастотного спектра общего назначения, которая может быть использована без лицензирования). При помощи обеспечения постоянной регистрации нормального фонового шума в каналах ISM, используемых измерительным прибором, а также обнаружения широкополосного увеличения шума во всех каналах ISM может быть осуществлено обнаружение дуги. Согласно одному варианту осуществления разъединитель внутри измерительного прибора может быть разомкнут для устранения возникновения дуги. Согласно одному варианту осуществления другие показания измерительного прибора, отдельно или в сочетании с РЧ обнаружением, могут быть использованы для обнаружения возникновения электрической дуги, включая, например, величину тока, величину напряжения и/или температурные данные.

На фиг. 1 представлена схема одной примерной измерительной системы 110, в которой могут быть воплощены способы обнаружения дуги, раскрытые в настоящем документе. Система 110 содержит множество измерительных приборов 114, которые сконфигурированы для обнаружения и регистрации потребления или использования услуги или продукта, такого как, например, электрическая энергия, вода или газ. Измерительные приборы 114 могут быть расположены в помещениях абонентов, таких как, например, жилой дом или торговое помещение. Измерительные приборы 114 содержат электронные схемы, предназначенные для измерения потребления услуги или продукта, потребленного в соответствующих местоположениях, и для генерирования данных, отражающих потребление, а также других сопутствующих данных. Измерительные приборы 114 могут также содержать электронные схемы для беспроводной передачи данных, сгенерированных измерительным прибором в удаленное местоположение. Измерительные приборы 114 могут дополнительно содержать электронные схемы для получения данных, команд или инструкций, в том числе по беспроводной связи. Измерительные приборы, которые сконфигурированы для осуществления как приема, так и передачи данных, могут именоваться в настоящем документе «двусторонними» измерительными приборами или измерительными приборами «двустороннего действия», тогда как измерительные приборы, которые способны только передавать данные, могут именоваться в настоящем документе «работающими только на передачу» или «односторонними» измерительными приборами. В двусторонних измерительных приборах электронные схемы для передачи и приема могут включать в себя приемопередающее устройство. Согласно иллюстративному варианту осуществления измерительные приборы 114 могут быть, например, электроизмерительными приборами, изготовленными компанией Elster Solutions, LLC и продаваемыми под товарным знаком REX. Одним примером приемопередающего устройства, которое может быть применено в таком измерительном приборе и использовано совместно со способом обнаружения дуги, раскрытым в настоящем документе, является устройство Silicon Labs SI4461.

Система 110 дополнительно содержит устройства 116 сбора. Согласно одному варианту осуществления устройства 116 сбора также представляют собой измерительные приборы, сконфигурированные для обнаружения и регистрации использования услуги или продукта, такого как, например, электрическая энергия, вода или газ. Кроме того, устройства 116 сбора сконфигурированы для отправки данных измерительным приборам 114 и получения данных от них. Таким образом, аналогично измерительным приборам 114 устройства 116 сбора могут включать в себя как электронные схемы для измерения потребления услуги или продукта и генерирования данных, отражающих потребление, так и электронные схемы для передачи и приема данных. Согласно одному варианту осуществления устройство 116 сбора и измерительные приборы 114 связываются и обмениваются данными друг с другом при помощи любой из нескольких технологий беспроводного обмена данными, таких как, например, передача широкополосных сигналов по методу частотных скачков (FHSS) и передача широкополосных сигналов по методу прямой последовательности (DSSS).

Устройство 116 сбора и измерительные приборы 114, с которыми оно связывается, образовывают подсеть/локальную вычислительную сеть 120 системы 110. В контексте настоящего изобретения измерительные приборы 114 и устройства 116 сбора могут именовать «узлами» подсети 120. В каждой подсети/локальной вычислительной сети 120 каждый измерительный прибор передает данные, связанные с потреблением продукта, измеренным в местоположении измерительного прибора. Устройство 116 сбора принимает данные, переданные каждым измерительным прибором 114, эффективно «собирает» их, а затем периодически передает указанные данные из всех измерительных приборов в подсеть/локальную вычислительную сеть 120 для сервера 206 сбора данных. Сервер 206 сбора данных хранит данные, например, для осуществления анализа и подготовки счетов. Сервер 206 сбора данных может представлять собой специально запрограммированную вычислительную систему общего назначения и может быть связан с устройствами 116 сбора через сеть 112. Сеть 112 может включать в себя любую форму сети, включая беспроводную сеть или стационарную проводную сеть, такую как локальная вычислительная сеть (ЛВС), глобальная вычислительная сеть, сеть Интернет, внутрикорпоративная сеть, телефонная сеть, такая как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), радиосеть на основе передачи широкополосных сигналов по методу частотных скачков (FHSS), сотовая сеть ISM, сеть Wi-Fi (802.11), сеть Wi-Max (802.16), наземная (POTS) сеть или любое сочетание приведенных выше сетей.

На фиг. 2 представлена схема одного варианта осуществления электроизмерительного прибора 300, который может представлять собой один из измерительных приборов 114 или устройств 116 сбора в системе, представленной на фиг. 1. Как представлено на фигуре, измерительный прибор 300 может быть расположен между источником 8 электрической энергии и электрической нагрузкой 14, при этом он функционирует для измерения электрической энергии, переданной от источника 8 по питающим линиям 320 к нагрузке 14, расположенной по адресу абонента. Разъединитель 304 может быть расположен в питающих линиях 320 для осуществления переключения между разомкнутым положением, в котором электрическая энергия не поступает к электрической нагрузке 14, и замкнутым положением, в котором электрическая энергия поступает к электрической нагрузке.

Измерительный прибор 300 также содержит процессор 302, такой как микропроцессор, который выполняет машинно-читаемые инструкции (программный код), которые могут храниться в запоминающем устройстве (не показано) измерительного прибора. В результате выполнения процессором указанных машинно-исполняемых инструкций процессор выполняет различные функции в измерительном приборе, такие как определение потребления энергии и работа других компонентов с измерительным прибором. Кроме того, измерительный прибор 300 также включает в себя приемопередающее устройство 350, которое может быть использовано процессором для передачи информации в сеть измерительных приборов и получения информации от указанной сети, такой как сеть измерительных приборов, представленная на фиг. 1. Согласно одному варианту осуществления приемопередающее устройство может представлять собой устройство Silicon Labs SI4461.

Приемопередающее устройство 350 может быть сконфигурировано для измерения уровня входного сигнала на некоторой радиочастоте или в РЧ канале передачи данных беспроводной сети передачи данных, а также для генерирования, исходя из указанного уровня, значения индикатора уровня входного сигнала (ИУВС). Значение ИУВС является индикатором уровня мощности, принимаемого антенной приемопередающего устройства. Как правило, чем больше значение ИУВС, тем сильнее сигнал. Значение ИУВС может быть использовано внутри приемопередающего устройства для определения того, когда количество энергии радиоизлучения в канале ниже определенного порогового значения, при котором приемопередающее устройство может свободно передавать данные по указанному каналу. Напротив, значение ИУВС выше определенного порогового значения может быть индикатором то, что другое устройство может осуществлять передачу данных по каналу, и в этом случае приемопередающее устройство может попытаться захватить сигнал, передаваемый по каналу.

Приемопередающее устройство 350 может быть использовано процессором для связи с удаленным пунктом 360 контроля предоставления коммунальных услуг. Дополнительно, измерительный прибор 300 может также содержать датчик 330 тока и датчик 340 напряжения, расположенный со стороны источника, которые могут обеспечить подачу процессору 302 сигналов, отображающих значения тока и напряжения, при этом указанные сигналы будут использованы для определения потребления энергии.

Согласно способам обнаружения дуги, раскрытым в настоящем документе, измерительные приборы в сети передачи данных измерительных приборов, в которой используют передачу данных по сотовой сети ISM, такие как измерительные приборы, представленные на фиг. 1 и фиг. 2, могут быть сконфигурированы для обнаружения возникновения электрической дуги, на основании проверки уровня сигнала, присутствующего на частотах (т.е. в каналах), используемых в системе передачи данных. Измерительные узлы (например, измерительные приборы 114 и устройства 116 сбора) в сотовой сети ISM, как правило, осуществляют сканирование всех частот в частотном диапазоне ISM для определения принимаемого сигнала. Например, система передачи данных может использовать примерно двадцать пять (25) или даже пятьдесят (50) дискретных частот/каналов. Приемопередающее устройство в измерительном приборе, как правило, осуществляет сканирование каждой частоты в попытке обнаружить передачу данных от другого узла в сети на указанной частоте. При осуществлении сканирования данного канала приемопередающее устройство будет измерять уровень сигнала в указанном канале и будет генерировать значение индикатора уровня входного сигнала (ИУВС), которое показывает обнаруженную РЧ мощность в указанном канале. Приемопередающее устройство может затем сравнить значение ИУВС с пороговым значением для определения того, пытается ли другое устройство передавать данные по указанному каналу. Если указанная передача данных имеет место, то приемопередающее устройство может попытаться захватить сигнал, передаваемый по указанному каналу.

На фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ обнаружения возникновения дуги с использованием обнаруженной РЧ энергии, в частности значений ИУВС, для определения присутствия электрической дуги в соответствии с одним вариантом осуществления. Способ может быть осуществлен при помощи измерительного прибора, например прибора, представленного на фиг. 2, тем не менее следует понимать, что раскрытый в настоящем документе способ может быть реализован в любой подходящей конфигурации измерительного прибора, в которой присутствует РЧ приемопередающее устройство. Согласно этому варианту осуществления предполагают, что приемопередающее устройство, входящее в состав измерительного прибора, представляет собой радиостанцию для сотовой сети ISM или другую радиоустановку, способную обнаруживать сигналы в диапазоне частот ISM. Тогда как асинхронная система ISM уже осуществляет сканирование на всех частотах, входящих в состав полосы частот ISM, синхронная система также может быть адаптирована для периодической проверки величин ИУВС с тем, чтобы определить наличие электрической дуги. Таким образом, раскрытые в настоящем документе способы могут быть реализованы в любой системе передачи данных по беспроводной сети для беспроводного снятия показаний измерительных приборов.

Согласно с настоящим вариантом осуществления, как представлено на фиг. 3, на стадии 402 приемопередающее устройство (например, приемопередающее устройство 350, представленное на фиг. 2) может измерить уровень входного сигнала на различных частотах/каналах в своем частотном спектре при осуществлении нормального сканирования этих каналов в связи со своими стандартными функциями передачи данных. На стадии 404 процессор измерительного прибора может зарегистрировать или сохранить значения ИУВС, измеренные для этих каналов, например, во внутреннем запоминающем устройстве процессора (например, процессора 302) измерительного прибора или в запоминающем устройстве, расположенном отдельно от процессора. В определенный момент времени после этого на стадии 40, процессор может сравнить новые полученные значения ИУВС от приемопередающего устройства 350 с ранее полученными значениями, сохраненными на стадии 404. Затем на основании этого сравнения на стадии 408 процессор может определить, существует ли электрическая дуга внутри или около гнезда для измерительного прибора. Ниже более подробно рассмотрены несколько различных способов выполнения такого определения, исходя из сравнения значений ИУВС. Если было установлено существование электрической дуги, то на стадии 410 внутренний разъединитель, входящий в состав измерительного прибора (например, разъединитель 304), может быть переведен в разомкнутое положение, в результате чего происходит отсоединение измерительного прибора от источника, а также снятие нагрузки измерительного прибора и устранение электрической дуги. После этого на стадии 412 устранение электрической дуги может быть проверено, а на стадии 414 процессор может сгенерировать сигнал, указывающий на то, что была обнаружена электрическая дуга, и отослать этот сигнал в коммунальное предприятие при помощи приемопередающего устройства измерительного прибора. С другой стороны, если на стадии 408 электрическая дуга не будет обнаружена, то процесс может перейти обратно к стадии 402, где приемопередающее устройство продолжит осуществлять свои стандартные операции сканирования и повторит указанный процесс.

Электрическая дуга характеризуется чрезвычайно высокими значениями температуры (тысячи градусов Кельвина). Согласно экспериментам, связанным с настоящим изобретением, определили, что сварочная дуга характеризуется наличием энергии не только в диапазоне сотен КГц и в спектре видимого излучения, но также она обладает энергией в 900 МГц спектре 1SM. Фактически энергия дуги создает широкополосный, «характерный» шумовой радиосигнал почти на всех частотах РЧ спектра.

При тестировании этой связанной с возникновением дуги проблемы использовали измерительный прибор со специальным аппаратно реализованным программным обеспечением для оценки мгновенных значений ИУВС для всех каналов передачи данных в 900 МГц спектре ISM. Необходимые условия были созданы в жилом помещении, при этом дуга отсутствовала, и были записаны значения ИУВС фонового шума. Затем сгенерировали дугу и в присутствии дуги зарегистрировали значения ИУВС для 900 МГц каналов ISM. Исходя из этого набора тестов, определили, что значения ИУВС для всех узкополосных каналов по спектру 1SM увеличились в присутствии дуги на 10-15 дБ. Подобные результаты, полученные в нескольких футах от дуги, означают, что измерительный прибор может использовать приемопередающее устройство или радиостанцию ISM, в частности ее способность измерять значения ИУВС в каналах ISM, для обнаружения присутствия электрической дуги. Это особенно верно, если электрическая дуга присутствует поблизости от радиоантенны приемопередающего устройства, как это было в случае, когда дуга возникает в месте соединения лепестков измерительного прибора и гнезда для измерительного прибора.

Поскольку энергетическая характеристика дуги может повторять форму кривой переменного напряжения и/или тока, угасая в момент перехода через нуль тока и повторно воспламеняясь вскоре после возрастания напряжения, предпочтительно осуществлять сканирование значений ИУВС вдали от перехода через нуль переменного напряжения или тока. Такая установка или синхронизация сканирования в пределах формы кривой переменного тока могут быть включены в способ «сканирования дуги», представленный на фиг. 3, вместе со сравнением между средним значением широкополосного фонового шума (значениями ИУВС) и недавно измеренными значениями широкополосного шума (значениями ИУВС).

Поскольку приемопередающее устройство или радиостанция измерительного прибора могут осуществлять сканирование электрической дуги почти мгновенно (например, в течение менее чем 1 мс), при возникновении электрической дуги, она может быть быстро обнаружена и сигнал раннего предупреждения может быть послан в коммунальное предприятие. Как проиллюстрировано на стадии 410, представленной на фиг. 3, измерительный прибор может также разомкнуть внутренний разъединитель измерительного прибора для снятия нагрузки измерительного прибора и, тем самым, устранения электрической дуги. Для электрической дуги необходимо наличие определенного уровня тока (как правило, минимально, по меньшей мере, 0,5-1 А для большинства металлов), следовательно, посредством размыкания разъединителя все нагрузки в доме абонента будут сняты и электрическая дуга будет устранена. Это является особенно важным, поскольку даже дуга умеренно высокого тока может быть чрезвычайно разрушительной в течение короткого периода времени. После перевода разъединителя в разомкнутое положение устранение электрической дуги может быть проверено.

Определение существования электрической дуги на стадии 408, представленной на фиг. 3, может предусматривать использование широкого разнообразия данных и технологий. Согласно одному варианту осуществления определение осуществляют, как описано в связи с фиг. 3, посредством простого контроля постоянных уровней РЧ шумов (значений ИУВС) для всех каналов в спектре ISM, а затем сравнения новых показаний с предварительно сохраненными показаниями (например, сохраненными во внутреннем запоминающем устройстве процессора измерительного прибора). Если результаты сравнения покажут мгновенное широкополосное увеличение уровня шума (например, пороговое превышение, составляющее 10-15 дБ или более), покрывающее большинство (если не все) каналов ISM, то это может быть определено как возникновение электрической дуги. Как отмечено выше, вызываемый дугой шум может повторять форму кривой переменного тока, следовательно, увеличение широкополосного РЧ шума на пике формы кривой тока совместно со значительным снижением широкополосного РЧ шума в момент перехода через нуль напряжения/тока или поблизости от него может также быть определено как указание на присутствие дуги.

Согласно другим вариантам осуществления способ определения существования электрической дуги может предусматривать прямое сравнение РЧ шума в каждом канале (значение ИУВС) на пике формы кривой тока с шумом (значением ИУВС) в том же канале в момент перехода через нуль формы кривой тока или поблизости от него. Альтернативно, существование дуги может быть отмечено в случае, если количество каналов, в которых значение ИУВС больше, чем ранее полученные показания ИУВС для этих же каналов, например, на более 15 дБ, превышает, например, 80% от общего числа просканированных каналов. Согласно различным вариантам осуществления пороговое значение уровня шума в дБ (например, 15 дБ) и пороговое количество каналов (например, 80%) могут быть настраиваемыми и/или изначально могут быть установлены в виде значений по умолчанию. Предпочтительно изменение значения уровня шума в дБ находится в диапазоне от 10 дБ до 20 дБ. Предпочтительно пороговое количество каналов находится в диапазоне от 70% до 80%.

Согласно другим вариантам осуществления другие показания измерительного прибора, такие как величина тока, величина напряжения и/или температура измерительного прибора, могут быть объединены со способом РЧ обнаружения дуги, раскрытым выше, для обеспечения усовершенствованной диагностики возникновения электрической дуги, или эти показания могут быть использованы отдельно. Например, внезапное снижение на 10% величины тока в сочетании с повышенным широкополосным РЧ шумом или повышенным гармоническим шумом может предвещать электрическую дугу (напряжение дуги будет снижать нормальный ток). Аналогично, внезапное снижение на 10% входного напряжения в сочетании с повышенным широкополосным РЧ шумом или увеличенным гармоническим шум может предвещать электрическую дугу (напряжение дуги на входных лепестках будет снижать обнаруживаемое входное напряжение). Кроме того, постоянно возрастающая температура измерительного прибора в сочетании с повышенным широкополосным РЧ шумом и/или повышенным гармоническим шумом может предвещать электрическую дугу. Согласно еще одному варианту осуществления повышение содержания гармоник форм кривых входного переменного тока и/или напряжения отдельно или в сочетании с повышением широкополосного РЧ шума может быть использовано для запуска предупреждения о возникновении электрической дуги. Любое или все из этих условий могут быть включены в любых возможных сочетаниях в качестве части способов обнаружения дуги, раскрытых в настоящем документе. Кроме того, любое или все из этих условий и/или показаний измерительного прибора могут быть использованы в самостоятельной системе обнаружения, которая основана на уровнях широкополосного РЧ шума и/или гармоническом шуме, как части системы обнаружения дуги.

Согласно альтернативному варианту осуществления опасное состояние может быть обнаружено посредством вычисления относительной температуры измерительного прибора с использованием измеренной внутренней температуры измерительного прибора и нескольких других каналов данных, которые могут быть измерены при помощи измерительного прибора или загружены в измерительный прибор. Например, могут быть использованы следующие каналы: (i) внутренняя температура измерительного прибора, измеренная электронным блоком измерительного прибора; (ii) периодический фазный ток, т.е. среднеквадратичный ток, измеренный измерительным прибором; и/или (iii) температурный профиль, при этом температурный профиль может загружаться на периодической основе, например ежедневно, и предоставлять приблизительную температуру окружающего воздуха для каждого временного периода суток.

Согласно одному варианту осуществления для окна усреднения, например, составляющего 5 минут, измерительный прибор регистрирует указанные выше величины (например, во внутреннем запоминающем устройстве процессора измерительного прибора), при этом эти каналы интервальных данных могут быть считаны из измерительного прибора. Дополнительно, измерительный прибор может вычислить относительную температуру посредством изначального вычитания значения температурной коррекции из значения внутренней температуры измерительного прибора, при этом значение температурной коррекции вычисляют на основании среднего периодического фазного тока, измеренного измерительным прибором. Значение температурной коррекции периодического фазного тока может быть вычислено или предоставлено в качестве входных данных, при этом, как правило, значение температурной коррекции составляет нуль градусов при нулевом токе до максимального значения температурной коррекции, например, 15°С, при максимальном номинальном токе измерительного прибора, например, составляющем 200 А. Вычисленная относительная температура может затем быть сравнена с загруженной температурой для соответствующего временного периода суток, и если различие между относительной температурой и значением температурного профиля превышает настраиваемое пороговое значение, то измерительный прибор выдает предупреждение «избыточный нагрев» и может необязательно разъединить рабочий разъединитель.

Согласно другим вариантам осуществления дополнительные входные данные могут быть использованы для более точного вычисления относительной температуры и могут быть основаны на следующем: (i) различные профили температуры окружающей среды, основанные на ориентации измерительного прибора и планируемой тепловой нагрузке от солнечной радиации; и/или (ii) параметр, основанный на измеренной нагрузке по питанию. Необязательно, нагрузка по питанию может быть оценена на основании известного рабочего цикла ключевых нагрузок, например, передаваемым по радио рабочим циклом.

Представленный выше основанный на измерении температуры оповещающий механизм усовершенствует простые основанные на измерении температуры способы, которые не учитывают различия в окружающей температуре или другие нагрузки, которые влияют на температуру воздуха внутри измерительного прибора.

Следует понимать, что любой или все способы обнаружения дуги, процессы и системы, описанные в настоящем документе, такие как, например, стадии, представленные на фиг. 3, могут быть воплощены в форму машинно-исполняемых инструкций (т.е. программного кода), хранимых в машинно-читаемом носителе, причем инструкции при выполнении процессором (например, процессором 302, представленным на фиг. 2) осуществляют и/или реализуют способы, процессы и системы, раскрытые в настоящем документе. Машинно-читаемые носители включают энергонезависимые и энергозависимые, съемные или стационарные носители, реализованные при помощи любого способа или технологии для хранения информации. Машинно-читаемые носители включают в себя, кроме прочего, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), электронно-перепрограммируемое ПЗУ, флэш-ПЗУ или другое запоминающее устройство, компакт-диск, доступный только для чтения (CD-ROM), универсальный цифровой диск (DVD) или другой накопитель на оптических дисках, кассеты с магнитной лентой, магнитную ленту, накопитель на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства или любой другой носитель, который можно использовать для хранения необходимой информации, причем данные с указанного носителя могут быть считаны компьютером. Эти носители могут быть встроены в процессор 302, представленный на фиг. 3, или, например, могут представлять собой отдельные компоненты внутри измерительного прибора 300. В контексте настоящего изобретения термин «машинно-читаемые носители» не включает сигналы.

Несмотря на то, что настоящее изобретение описано в настоящем документе при помощи ограниченного количества вариантов осуществления, эти конкретные варианты осуществления приведены исключительно в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Существуют модификации и варианты описанных вариантов осуществления. Объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

1. Электроизмерительный прибор для измерения электрической энергии, передаваемой от источника напряжения к электрической нагрузке, причем указанный измерительный прибор расположен между указанным источником напряжения и указанной электрической нагрузкой, при этом измерительный прибор содержит:
лепестки для соединения электроизмерительного прибора с гнездом;
приемопередающее устройство, которое осуществляет передачу данных при помощи беспроводной связи по множеству каналов системы передачи данных в радиочастотном диапазоне, причем приемопередающее устройство измеряет уровень входного сигнала, по меньше мере, в некоторых из множества каналов и генерирует значение индикатора уровня входного сигнала (ИУВС), показывающее уровень входного сигнала в этих каналах, при этом приемопередающее устройство использует значения ИУВС для определения попытки использования другим устройством для передачи по меньшей мере одного из множества каналов; и
процессор, который получает значения ИУВС от приемопередающего устройства и на основании указанных значений определяет существование электрической дуги между лепестками и гнездом.

2. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что система передачи данных в радиочастотном диапазоне включает в себя систему передачи данных по сотовой сети ISM.

3. Электроизмерительный прибор по п. 2, отличающийся тем, что система передачи данных по сотовой сети ISM включает в себя коммунальное предприятие, причем в коммунальное предприятие поступает сигнал при определении процессором существования электрической дуги.

4. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что процессор генерирует сигнал оповещения при определении существования электрической дуги.

5. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит внутренний разъединитель, причем при определении существования электрической дуги процессор осуществляет перевод внутреннего разъединителя в разомкнутое положение для снятия нагрузки измерительного прибора и тем самым устранения электрической дуги.

6. Электроизмерительный прибор по п. 5, отличающийся тем, что измерительный прибор сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять проверку того, что электрическая дуга устранена.

7. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что приемопередающее устройство находится поблизости от лепестков.

8. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что процессор определяет существование электрической дуги в течение 1 миллисекунды.

9. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что приемопередающее устройство обнаруживает значения ИУВС в 900 МГц полосе ISM.

10. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что измерительный процессор сконфигурирован таким образом, чтобы определять существование электрической дуги при определении повышения по меньшей мере 70% значений ИУВС, измеренных приемопередающим устройством в каналах системы передачи данных в радиочастотном диапазоне, по меньше мере на 10 дБ.

11. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что измерительный прибор сконфигурирован таким образом, чтобы хранить запись значений ИУВС для каждого канала передачи данных, при этом процессор сконфигурирован таким образом, чтобы определять существование электрической дуги посредством сравнения сохраненных значений ИУВС для канала передачи данных с совсем недавно измеренными значениями ИУВС для этого же канала передачи данных на пике формы кривой тока или напряжения и в момент прохождения через нуль формы кривой тока или напряжения или поблизости от него.

12. Электроизмерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что процессор сконфигурирован для получения значений температуры, тока, напряжения и содержания гармоник, а также определения на основании этого и в сочетании со значениями ИУВС существования электрической дуги.