[发明专利]用于具有双导线的电力电缆线的电力感测装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种电力感测技术，特别是指一种可同时量取双导线的电力电缆线的电流及电压的电力感测装置。

背景技术

能源的消耗一般以能量(焦尔)或功率(瓦特)的形式来表示，但各种测量装置或方法大多以电压或电流为侦测的物理量；若能将此能源信息结合通信技术，而更有效的提供能源使用者这些相关信息，则将有助于能源使用者自主性节约能源。

然而，现有提供电源测量常用的电力传感器，常有体积大、需要外接电源、无法直接应用于多心电线等缺点，因而应用性受到限制。另外，也有现有技术提出以洛伦兹力(Lorentz force)定律为基础的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)工艺的电流传感器，通过机械形变量的测量来判读待测的电流，以改善上述的缺点，但仍无法完全满足未来的性能要求。若能设计出一微型、非接触式、被动式、及易安装的电力传感器，可同时量取电源缆线的电压及电流，则将可以更全面的采集电器设备的用电信息，达到自主性节能的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是以微机电系统工艺在软性衬底上实现微型、非接触及被动式的电力感测装置，可同时测量电力电缆线的电流及电压。

为达成上述的目的，在本发明的一方面，一实施例提供了一种用于具有双导线的电力电缆线的电力感测装置，其包括：一软性衬底，可附着于该电力电缆线或其保护层上；一感应线圈，形成于该软性衬底上；成对的第一及第二金属电极，形成于该软性衬底上且分别形成于该电力电缆线两侧的相对位置；及一读取电路，形成于该软性衬底上，该读取电路电性连接至该感应线圈，借以读取该电力电缆线内的电流值，且该读取电路电性连接至该对金属片，借以读取该电力电缆线内的电压值。

该第一及第二金属电极所形成的容置空间可包含该双导线。各金属电极的横截面可为弧形，且彼此的弧凹相对。各金属电极可包含多个电极单元，各电极单元设置于该电力电缆线上不同的轴向位置。

感应线圈可包含至少一匝的金属线圈，并以该双导线的中央而形成左右对称的布局。该金属线圈内还可包含有导磁材料，以加强该感应线圈的导磁耦合效率。该金属线圈在与该电力电缆线水平的方向上的线宽可大于其与该电力电缆线垂直的方向上的线宽。

附图说明

图1根据本发明实施例的微机电系统电力感测装置的立体透视图。

图2为图1实施例的微机电系统电力感测装置沿着A-A’的剖面示意图。

图3为该电力电缆线因电流流过所产生的电磁场的示意图。

【主要元件符号说明】

110-软性衬底；

120-感应线圈；

130a/130b-金属电极；

140-读取电路；

180a/180b-电力电缆线；

190-保护层。

具体实施方式

为了能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，现配合附图详细说明如后。为了说明上的便利和明确，附图中各构成要素或信号的尺寸，是以夸张或省略或概略的方式表示，并非为其实际的尺寸。

根据安培定律，流经长直导线的电流在其邻近空间会产生一环形磁场，此环形磁场正比于该导线上电流大小：

Br=μ0I2πr,]]>

其中μ₀为导磁率，I为该导线上电流，B_r为该导线外推半径r上的磁通密度。当施用交流电源时，上述的磁场属于时变磁场。对于该导线邻近空间的一导电线圈，可根据法拉第感应定律(Faraday′s law of induction)得知该导电线圈二端的电动势或输出电压EMF(v)为