用于在电弧故障检测系统中进行温度补偿的系统、设备和方法

专利名称：用于在电弧故障检测系统中进行温度补偿的系统、设备和方法
用于在电弧故障 检测系统中进行温度补偿的系统、设备和方法
背景技术：
美国专利No. 6， 678， 137 (Mason)，其全文结合在本文中作为参考， 据说叙述了 "电弧故障电流断续(AFCI )断路器，其包括阻止电流在配 电电路中的保护部分流动的一对电触点。将低通滤波器配置成接收表示 配电电路中电阻两端的电压的信号。该低通滤波器放大该信号，并将该 信号提供给电弧故障检测电路。该低通滤波器包括输入电阻以及反馈电 阻。在本发明的一个实施例中，该输入电阻具有正温度系数。在另一实 施例中，该反馈电阻具有负温度系数。在又一个实施例中，该输入电阻 具有正温度系数并且反馈电阻具有负温度系数。在任何一种实施例中， 当温度降低时，由温度补偿电路提供的增益由于输入电阻和/或反馈电 阻的温度系数而增加。结果是，电弧故障检测电路将对于AFCI断路器 的整个工作温度范围的电弧故障保持恒定灵敏度"。见摘要。
美国专利No. 6， 813， 131( Schmalz)，其全文结合在本文中作为参考， 据说叙述了 "断路器包括可分离触点，具有闩锁元件，双金属材料以及 电弧故障跳闸组件的可闩锁操作机构。该跳闸组件包括响应双金属材料 温度的热敏电阻器，具有第一和第二输入端以及输出端的放大器，电连 接在第二双金属材料端和第一放大器输入端之间的第一电阻器，与该热 敏电阻器并联电连接的第二电阻器，与该并联组合串联电连接的第三电 阻器，其中该串联组合电连接在第一放大器输入端和放大器输出端之 间。第二放大器输入端为第一双金属材料端提供参考。放大器输出端具 有电压，其对双金属材料温度系数进行补偿。该跳闸组件提供作为补偿 电压函数的跳闸信号。螺线管响应该跳闸信号并释放该闩锁元件，以跳 闸打开该可分离触点。"见摘要。
美国专利No. 5， 729， 145(Blades ),其全文结合在本文中作为参考， 据说叙述了 "通过监控宽带高频噪声的电源波形以及检查针对在其同步 到电源波形上的幅值中的图形变化所检测到的噪声，而检测交流电力系 统中的电弧。应用窄带的扫频检测器以及同步平均来改进电弧噪声与背景干扰之间的区分。描述了一种用于控制单个电路的电弧故障中断器以 及一种用于检测外壳中任何地方的电弧的整体外壳监控器。"见摘要。

发明内容
特定的代表性实施例包括一种方法，其包括配置一种系统，以将电 气值以及多个预存阈值中选择的预存阈值进行比较。该方法可包括将该 系统配置为根据所测温度中的预定变化而修改该多个预存阈值。


参考附图，通过下面特定的代表性实施例的详细描述更加容易理解
可能实践以及有用的实施例的广泛变化。其中 图1是系统1000的代表性实施例的框图； 图2是传感器电阻作为温度函数的代表性图表； 图3是波形图的代表性实施例； 图4是波形图的代表性实施例；
图5是传感器输出的变化作为温度函数的代表性图表； 图6是传感器输出的变化作为温度函数的代表性图表； 图7是输出电压作为温度函数的代表性图表； 图8是方法8000的代表性实施例的流程图；以及 图9是信息设备9000的代表性实施例的框图。
具体实施例方式
当本文中实质上使用到随后的术语时，采用所附的定义。存在这些 术语以及定义而没有偏见，并与该申请一致，保留在该申请或其要求优 先权的任何申请的起诉过程中重新定义这些术语的权利。为了解释要求 其优先权的任何专利的权利要求，每个定义(或者如果最初定义在该专 利的起诉过程中进行修改后重新定义的术语)充当清楚以及明确的对该 定义之外的主题进行的否认。
一一至少一个。
活动-动作，行动，步骤和/或过程或其部分。
适合于-适于或适合于特定用途或场合。
允许-提供。模拟-从连续测量和/或输入中形成的信号。
模数转换-接收模拟输入并产生与该模拟输入相关的数字输出。
和/或-进行组合或者替换。
装置-特定目的的器具或者设备。
大约-近似于相同。
电弧故障-两个或更多个导体之间的放电，该放电与至少一个预定 电压，电流和/或功率值相关。 关联-相关
自动地-以基本与外部影响或控制无关的方式动作或工作。例如， 自动光开关一旦在其视野之内"看见，，人就可以导通，而不需要该人手 动操作该光开关。
干线网(backbone network)-通常由长多巨离电话干线和/或其它有 线的链接和/或诸如微波以及卫星链接之类的在连接到互联网上的主机 系统之间同时发送的大量数据的其他无线链接形成的"运输"网络。正 常的通信数据典型地既不在干线网中起源也不在干线网中结束。
根据-在做出决定时考虑。
能-至少在某些实施例中能够。
变化-从一个状态，情形或相位变换或转换为另一个。 比较-为了通知与其他东西相关的相同或不同而进行检查。 包括-包括但不局限于。 配置-建立以实现特定功能。 配置成-能实现特定功能。
受控温度环境-其中温度特性维持在预定范围之内的位置。
改正-改变为更期望的值。
计数-(名词)通过计数而达到的数字。
计数-(动词)增加，典型地增加l并从零开始。
变流器-电和/或磁耦合到电路上的设备，该设备适合于响应该电路 中的电流("初级电流，，)而输出次级电流，该次级电流与初级电流典型 地具有预定比。
数据-不同的信息块，通常以专门或预定方式格式化和/或组织成表 达内容。
定义-以确定外形，形式，或结构。延迟时间-断路器在检测到该断路器的跳闸情形之后打开所花的时间。
检测-感测，感觉，和/或识别。 确定-确信，得到，和/或计算。 设备-机器，制造，和/或其集合。 数字的-非模拟的，离散的。 电的-有关电的。 能量-可用功率。
触觉的-包含运动觉运动的人为感知和/或触觉的人为感知。在许多 可能的触觉经历中的是许多感觉，感觉上的人体定位差别，以及至少部 分以非视觉，非听觉，以及非嗅觉的方式感觉的感知中的以时间为基础
的变化，包括如下经历触觉接触(被接触)，主动接触，喘气，压力， 摩擦，牵引，滑动，伸展，力，转矩，碰撞，击穿，振动，运动，加速， 冲击，脉沖，定位，零部件位置，重力，组织，间隙，凹槽，粘性，痛 苦(pain)，渴望，湿度，温度，导热性，以及热容量。
信息设备-能处理信息的任何设备，诸如任何通用和/或专用计算 机，诸如个人计算机，工作站，服务器，小型机，主机，超级计算机， 计算机终端，膝上型电脑，耐磨型计算机，和/或个人数字助理(PM)， 移动终端，蓝牙设备，通信器，灵巧电话机(诸如类似Tero的设备)， 消息服务(例如，Blackberry黑莓)接收器，寻呼机，传真，移动电话， 传统电话，电话设备，编程微型计算机或者微控制器和/或外围集成电 路元件，诸如ASIC或者其他集成电路，诸如离散元件电路之类的硬件 电子逻辑电路，和/或可编程逻辑设备，该可编程逻辑设备诸如PLD，PLA， FPGA,或者PAL等等。总的来说，其上存在能实现本文中所述的方法， 结构，和/或物理用户接口的至少一部分的任何设备可用作信息设备。 信息设备可包括这样的部件，诸如一个或多个网络接口， 一个或多个处 理器，包含指令的一个或多个存储器，和/或一个或多个输入/输出(I/O ) 设备，耦合到1/0设备上的一个或多个用户接口，等等。
输入/输出(I/O)设备-任何面向感觉的输入和/或输出设备，诸如 面向听觉，视觉，触觉，嗅觉，和/或味觉的设备，包括，例如，监控 器，显示器，投影机，架空(overhead)显示器，键盘，小键盘，鼠标， 轨迹球，操纵杆，游戏键盘，操纵轮，触感衰减器，触板，指示器，麦克风，扬声器，摄像机，照相机，扫描仪，打印机，触觉设备，振动器，
触觉模拟器，和/或触觉衰减器，可能包括可附着或连接1/0设备的接 d 。
指令-适合于实现特定操作或功能的指示。 较低的-数量上更少的。
机器指令-适合于使得诸如信息设备之类的机器实现特定操作或功 能的指示。这些指示可实施为硬件，固件和/或软件中的机器代码，源 代码，目标代码，编译代码，组合代码，翻译代码，和/或可执行代码， 等等。这些指示有时形成称作"处理器"，"内核"，"操作系统"，"程 序"，"应用"，"实用程序"，"子路径"，"文稿编排程序"，"宏"，"文 件"，"项目"，"模块"，"库"，"级别"，和/或"目标，，等等的实体。
机器可读介质-机器可从其得到数据和/或信息的物理结构。实施例 包括存储器，穿孔卡等等。
机器可读的-能够被信息设备鉴别的。
管理-指导或控制。
可以-至少在某些实施例中许可和/或允许。
测量-通过与标准进行比较而确定量。
测量值-通过观察确定的大小，量，和/或容量等等。
存储器-能存储诸如指令和/或数据之类的模拟或数字信息的装置。 实施例包括非易失存储器，易失存储器，随机存储器，RAM，只读存储 器，ROM，闪存，磁性媒体，硬盘，软盘，CD，数字万能磁盘，DVD，和/ 或随机存取图像器件阵列，等等。诸如根据本文中所公开的实施例，存 储器可耦合到处理器和/或可存储适合由处理器执行的指令。
方法-实现某些东西的过程，程序，和/或相关活动的集合。
微处理器-包括中央处理单元的集成电路。
修正-使得改变。
网络-通信耦合的多个节点。网络可以是和/或利用广泛变化的任何 子网络，诸如电路转接，公共转接，分组转接，数据，电话，电信，视 频分布，电缆，陆地，广播，卫星，宽带，联合，全球，国家，地区， 宽领域，干线，包转接TCP/IP，快速以太网，令牌网，公共互联网，秘 密，ATM,多域，和/或多区域子网络， 一个或多个互联网服务提供者， 和/或一个或多个信息设备，诸如开关，路由器，和/或不直接连接到局域网上的网关，等等。
网络接口-能将信息设备耦合到网络上的任何设备，系统，或子系 统。例如，网络接口可以是电话，蜂窝电话，蜂窝式调制解调器，电话 数据调制解调器，传真调制解调器，无线收发机，以太网卡，电缆调制 解调器，数字用户线路接口，桥，集线器，路由器，或者其他类似的设 备。
得到-接收，计算，确定，和/或估计。
芯片型-集成电路上存在的设备或系统。
分组-通信的离散实例。
管脚-微处理器的导电附件。
多个-成为多个和/或多于一个的状态。
可能-能够发生或存在。
预定-预先确定。
预存-预先确定并且保留在存储器中。 防止-防止事件发生。
过程-根据编程指令实现算术和/或逻辑操作，以便得到期望的信息。
处理器-用于实现一个或多个预定任务的设备和/或机器可读指令 组。处理器可包括硬件，固件和/或软件的任何一个以及组合。处理器 可利用机械的，气动的，水力的，电的，磁的，光学的，信息的，化学 的，和/或生物原理，信号，和/或输入，以实现这些任务。在特定实施 例中，处理器可通过操作，分析，修正，转换，发送由可执行程序和/ 或信息设备使用的信息，和/或路由该信息给输出设备而基于信息动作。 处理器可充当中央处理器单元，本地控制器，遥控器，并联控制器，和 /或分布式控制器，等等。除非另外表述，处理器可以是通用设备，诸
如微控制器和/或微处理器，诸如由Intel Corporation of Santa Clara, California制造的微处理器的奔IV系列。在特定实施例中，处理器可 以是专用设备，诸如设计成以其硬件和/或固件实现本文中所公开实施 例的至少一部分的专用集成电路(ASIC)或现场可编程门控阵列。
提供-供给和/或供应。
范围-一组值的范围度量。
速率-在预定时间段出现的变化量。相关的-连接和/或关联的。 相对的-进行比较。
呈现-人类可以看见，例如，作为数据，指令，文本，图标，声音， 视频，动画，和/或超级连接等等，诸如通过任何视频的，音频的和/或 动画装置，诸如通过显示器，监控器，电纸，视觉植入，耳蜗植入，扬 声器，等等。
重复地-再三地，重复地。
电阻性-与电阻器上的电压降关联。
Rogowski线圏-用于测量交流(AC)幅值的电设备。典型地包括电 线的螺旋形线圏，其中导线从一端通过线圏的中心返回到另一端，这样 两端都位于线圏的相同端上。然后直线导体插入通过整个组件，这样导 体的纵轴和线圏的缠绕轴基本共轴。直线导体中电流的变化然后在线圈 中感应出成比例的电压。Rogowski线圏相对于其他类型的感应线圏的一 个可能的优点在于它能制成开口端并且可弯曲，因而可能允许绕着带电 导线进行缠绕，而不打乱它。由于Rogowski线圏典型地具有空心而不 是铁心，因此它可以具有低电感并且可响应快速变化的电流。同样，由 于它不具有饱和铁心，因此其典型的响应即使在经历大电流时也是高度 线性的，诸如电功率传输和焊接中使用的那样。利用等间隔绕组精确形 成的Rogowski线圏典型地不受电磁干扰的影响。
样本-从全体中提取并分析以确定全体特性的一组成分(名词)；动 词采集样本。
采样-随机和/或预定次数上得到一个或多个测量值(动词)。 选择-糸ls选。
自加热-能实现温度的增加值而不需要应用外热。 感测- 自动检测或感知。
传感器-适合于自动检测或感知的设备或系统。 组-具有特定公共性质的不同成分的集合。
信号-可检测的传输能量，诸如脉沖或波动电量，诸如电压，电流， 或电场强度。
存储-典型地在存储器中放置，保持和/或保留数据。 实质上-很大范围或程度上。
系统-机构，设备，数据和/或指令的集合，该集合设计成实现一个或多个特定功能。
温度-主体样本中分子的平均动能的度量，根据标准温标上指定的 单位或程度来表述。
温度导致的变化-与温度变化相关的和/或温度变化所导致的值的 变化。
阈值-当超过时产生给定效果或结果的点。
用户接口 -用于提交信息给用户和/或从用户要求信息的任何设备。 用户接口包括文本，图表，声音，视频，动画，和/或嗅觉成分中的任 何一种。文本成分例如可由打印机，监控器，显示器，投影机等提供。 图表成分例如可通过监控器，显示器，投影机，和/或视频显示设备提 供，诸如光，标记，烟火等等。声音成分例如可通过扬声器，麦克风， 和/或其他声音产生和/或接收设备来提供。视频成分或动画成分例如可 通过监控器，显示器，投影机，和/或其他视频设备来提供。嗅觉成分 例如可通过非常低频的扬声器，振动器，触觉模拟器，触觉衰减器，模 拟器，键盘，小键盘，鼠标，轨迹球，操纵杆，游戏键盘，操纵轮，触 感衰减器，触板，指示器，和/或其他触觉设备，等等。用户接口可包 括一个或多个文本成分，诸如，例如一个或多个字母，数字，标记等等。 用户接口可包括一个或多个图表成分，诸如，例如，图像，照片，图画， 图标，窗，标题栏，面板，薄片，标签，抽签，矩阵，表，形式，日立， 大纲视图，帧，会话框，静态文本，文本框，列表，拾取列表，上拉列 表，下拉列表，菜单，工具栏，布景，检查框，单选按钮，超级链接， 浏览器，按钮，控制，调色板，预览面板，色轮，拨号，滑动触头，滚 动条，指针，状态条，分档器，和/或进度显示器等等。文本和/或图表 成分可用于选择，编程，调节，改变，指定等等。外观，背景颜色，背 景样式，边界样式，边界厚度，前景颜色，字体，字体样式，字体大小， 对准，行间距，缩进，最大数据长度，有效性，询问，指针类型，指示 器类型，自动尺寸监控，位置，和/或尺寸等等。用户接口可包括一个 或多个声音成分，诸如，例如，体积控制，节距控制，速度控制，声音 选择器，和/或一个或多个用于控制声音播放，速度，暂停，快进，倒 退，等的成分。用户接口包括一个或多个视频成分，诸如，例如，控制 视频播放，速度，暂停，快进，倒退，放大，缩小，旋转和/或倾斜等 的成分。用户接口可包括一个或多个动画成分，诸如，例如，控制动画播放，暂停，快进，倒退，放大，缩小，旋转，倾斜，颜色，强度，速 度，频率，外观等的成分。用户接口可包括一个或多个嗅觉成分，诸如， 例如，采用嗅觉刺激，力，压力，振动，运动，位移，温度等的成分。
值-指定或计算的数字量。
通过-借助和/或采用。
电压-电路的任何两个导体之间的电位差。
波形-信号电压和/或电流在时间上的变化的外形，图表，和/或可 视模型。
特定的代表性实施例包括一种方法，其可包括将一种系统配置为比 较电气值和多个预存阈值的选择预存阈值。该方法可包括将该系统配置 成根据所测温度中的预定变化而修改该多个预存阈值。
特定的代表性实施例包括用于校准和/或补偿电弧故障检测系统和 /或接地故障检测系统中感测元件测量值中温度所导致的变化的系统、 设备和方法。
在交流(AC)系统中传输的电能可与电压波形和电流波形相关。电 弧故障可出现在AC系统中。电弧故障改变了电压波形和电流波形。电 弧故障的出现通过将电压波形和/或电流波形上的一个或多个感测点和 预定阈值进行比较来进行检测。
在确定感测点时采用的可能感测部件包括电阻性传感器，变流器， 和/或Rogowski线圈等等。来自感测部件的感测值取决于温度。因此， 通过校正温度的感测值可以改进电弧故障检测精度。采用以近似于采样 电压波形和/或电流波形的速率采样的温度值进行的温度校正可影响电 弧故障确定速度和/或特定信息设备中的效率。
特定的代表性实施例可以预先测量，预先计算，和/或预存与多个 电弧故障检测阈值相关的多个阈值校正值。当电弧故障出现在电系统中 时电弧故障可使得电系统中的电气部件发热。由电弧故障所产生的热量 可与电弧故障关联的电流的幅度相关。特征在于电流较高的电弧故障信 号比特征在于电流较低的电弧故障信号可在电路中产生更高的热量。因 此，对于检测的与相对高的电流量相关的电弧故障来说，期望比检测的 与相对低的电流量相关的电弧故障更快地使电路中的保护设备跳闸。因 此，该多个阈值可分别与预定电流范围相关。每个预定电流范围可与频 率范围相关，其中低于该频率范围的电流可被滤掉。使电路中的保护设备跳闸的决定取决于电路可在特征为电流具有给定量的电弧故障下安 全工作的波形周期的预定时间和/或数量。在特定的代表性实施例中， 每个预定的电流范围和/或多个电弧故障检测阈值中的每个阈值可凭经 验确定。
多组阈值校正值的每组可与特定的感测温度范围关联。基于所感测 的温度和相关的存储阁值校正值，可确定实际温度和/或可计算和/或存 储与电弧故障关联的校正电压和/或电流阈值。来自电压和/或电流感测 部件的所测电压和/或电流值可与校正电压和/或电流阈值进行比较，以 确定电弧故障的出现和/或响应该电弧故障而使电路跳闸。
特定的代表性实施例可包括电弧故障电路器(AFCI)系统的温度校 正和/或补偿方法。该电弧故障确定系统可包括信息设备，微处理器， 和/或配置成检测电路中的电弧故障的专用集成电路(ASIC)。特定的代 表性实施例可补偿与感测部件相关的由温度导致的变化，以得到更精确 的电弧故障检测结果。特定的代表性实施例可改进高速度波形采样电孤 检测算法的性能。特定的代表性实施例可改进线性和非线性感测部件的 温度补偿结果。
特定的代表性AFCI产品可配置成如果电弧故障出现则识别电弧故 障，并且还将电弧故障和许多不同类型的电气产品所产生的正常信号以 及噪声信号区分开。为了做到这点，基于微处理器或数字信号处理(DSP) 的AFCI产品可适合于采用电压和/或电流传感器来输入波形并且根据代 表性的计算方法进行识别决定和/或根据输入波形的分析来确定算法。 电弧故障检测的传感器可包括电阻性传感器，变流器，和/或Rogowski 线圏等等。
图1是系统1000的代表性实施例的框图，其可包括一个或多个电 传感器1100。电传感器1100可配置成测量和/或提供关于电压波形和/ 或电流波形的信息。可使用电传感器1100提供信号给第一信号调节放 大器1200。系统1000可包括温度传感器1300，其可通过第二信号调节 放大器1400提供信号给模数(AD )转换器1500。 A/D转换器1500可配 置成提供一个或多个输入给信息设备1600。在特定的代表性实施例中， 温度传感器1300，第二信号调节放大器1400和/或A/D转换器1500可 包括在信息设备1600中。信息设备1600可配置成提供信号，该信号配 置成提供指令给跳闸控制子系统1700。跳闸控制子系统1700可配置成与适合于响应所检测的电弧故障而中断电路中的电流的致动器和/或螺 线管一起使用。
信息设备1600可配置成将电气值与多个预存阈值中选择的预存阈 值自动比较。电气值与由和电弧故障检测系统关联的电传感器1100所 提供的度量相关。信息设备1600可配置成根据所测温度的预定变化而 修改该多个预存阈值。所测温度可以比所述电测量的采样速度低的速率 进行采样。信息设备1600可通信耦合到存储器1650，该存储器1650 可配置成存储多个预存阈值。
存储器1650可以是机器可读媒介。存储器1650可包括指令，该指
令用于将系统配置成将电气值与多个预存阈值中选择的预存阈值进行 比较。电气值可与由与电弧故障检测系统关联的电传感器1100提供的 测量值相关。该指令可用于将系统配置成根据所测温度的预定变化而修 改该多个预存阈值。该系统适合于以比电气测量的采样速率更低的速率 采样所测量的温度。
在特定的代表性实施例中，信息设备1600可接收以电磁波实施的 信号。该信号可适合于使信息设备1600提供第一组机器可读指令，该 第一组机器可读指令适合于将系统1000配置成比较电气值和多个预存 阈值中所选择的预存阈值。该电气值可与由电弧故障检测系统关联的电 传感器IIOO提供的测量值相关。该信号可适合于使信息设备1600提供 的第二组机器可读指令，该第二组机器可读指令适合于将系统配置成根 据所测温度中的预定变化而修改该多个预存阈值。系统1000可适合于 以比电气测量的采样速率更低的速率采样所测温度。
图2是传感器电阻作为温度函数的代表性图表，其可包括表示特定 传感器中的电阻如何随着温度变化的曲线。特定的代表性AFCI系统可 包括并联传感器(shunt sensor )。如图2所示，跳闸并联传感器的变 化范围可高至约-35摄氏度至约66摄氏度的温度范围的±25%。这个量 的变化不能被认为是可忽略的变化，这是因为电弧故障检测结果可由于 温度变化而改变。
图3是波形组3000的示意性实施例，其示出了代表性的正常AC电 流，以及故障波形。代表性的波形也可包括可具有与电弧故障波形类似 的特性的许多其他噪声。为了通过信息设备，微处理器和/或DSP来区 分电弧故障波形，可对波形采样。发送给信息设备的关于被采样的波形的采样信息应尽可能接近波形的真实表示。A/D转换器的采样速度和分 辨率以及信息设备的速度在电弧故障检测中是非常重要的。在特定的代 表性实施例中，信息设备应用可捕获波形的特定特征，诸如峰值或步长 变化，以识别是否发生电弧。由于AFCI可配置成以实时模式监控电路， 因而信息设备可配置成对波形采样并且执行样本之间的电弧识别算法。 当确认为电弧时，信息设备可发送信号以使断路器跳闸。在特定的代表 性实施例中，A/D转换器的采样速度和分辨率以及与信息设备关联的处 理器速度可与AFCI的成本相关。在特定的代表性实施例中，A/D转换器 的采样速度以及处理器的速度可设定成相对高的值以精确检测波形特 性，并可配置成执行样本之间的计算。在特定的代表性实施例中，信息 设备的速度可能不足以允许在对波形采样的每个点上进行温度补偿计 算。
在特定的代表性实施例中，可识别电弧事件并且可通过信号步长变 化，幅值或峰值，和/或预定时间段期间的波形脉沖图案而将电弧事件 和其他信号区分开。图3所示波形示出采样速率在识别波形上的步长变 化中是非常重要的。该步长变化可基本与波形幅值或峰值无关。在特定 的代表性实施例中，从传感器到信息设备的信号变换可是一种线性的变 换。对于线性信号变换，在幅值方向上从传感器产生的误差可由信息设 备提取成常数的倍数。预定阔值可用于将从传感器接收到的幅值信息处 理为判定是否发生电弧故障的一部分证据。
假定预定阈值是
<formula>formula see original document page 16</formula> (1)
在特定的代表性实施例中，这些阈值可固定并且可在每个采样点上 实现温度补偿。在这种实施例中，信息设备可在每个采样点上得到来自 温度传感器的温度输入。该信息设备可确定当前温度，修改来自每个电 流传感器的每个采样值，以及将校正值应用到电弧检测算法上。在特定 的代表性实施例中，温度变化可以是相对慢的过程。特定的代表性实施 例通过以比采样波形的频率更低的频率执行温度检查和补偿，可利用该 相对慢的过程的优点。代表性波形的采样频率可在约5kHz到约100kHz 之间。在特定的代表性实施例中，温度采样速率可以相对更低，诸如在 约0. OlkHz和10kHz之间的范围内。由于从传感器到信息设备的信号捕 获系统的线性特性，特定的代表性实施例不能补偿每个采样点上的由温度导致的变化。相反，可以比采样波形的频率更低的频率感测温度。可
响应以更低频率获得的温度测量值来形成关于AFCI系统中阈值的校正 值。
在特定的代表性实施例中，温度和电阻之间的关系表示如下 A = 7 。+a*r (2)
其中，R是在某个温度时的电阻，T和Rn是室温下的常数值，oc是
系数。温度校正可补偿电阻随着并联带传感器的温度的变化。
MwAr (3) 其中AT表示温度变化。 新阈值可表示如下
F =+A,,4+A2,......(4)
在等式(4)中，
(5)
其中P是与信号范围和系统分辨率相关的常数，An， a, AT和k 也是与A/D转换器的信号范围和分辨率相关的特定系统的已知值。 图4是波形的代表性实施例。
图5是传感器输出变化作为温度函数的代表性图表。 一些感测部件 的特征在于针对温度变化的非线性信号变化，例如变流器。
图6是传感器输出变化作为温度函数的代表性图表。在特定的代表 实施例中，定义多个线段以模拟曲线比采用单条直线模拟曲线可以使温 度补偿的精度更好。直线或多个线段可用于近似精确的温度变化。其特 征在于输出随着温度非线性变化的传感器可使用在接地故障断路器 (GFCI)产品中。在特定的代表性实施例中，可将温度补偿应用于GFCI 系统。
由于可以是芯片型或者是与芯片分离的温度传感器的特征在于因 为制造或材料变化导致的一定程度变化，因此可执行校正来补偿任何这 种变化。校正方法可包括控制环境温度。例如，组件AFCI或GFCI产品 可放置在所控制的温度接近25摄氏度的环境中。该校正方法可包括给 组件AFCI或GFCI产品供电。该校正方法可包括延迟预定时间段(其取 决于感测部件的特性)，以允许传感器的自加热。
该校正方法可包括将温度传感器选择为输入端的模数转换。模数转 换可受运行在信息设备中并由输入信号触发的预先编程例程的控制。该校正方法可包括计算作为温度的函数的偏移量和/或增益特性，和/或将 该偏移量和/或增益特性存储在存储器中。该校正方法可包括，在实际 温度补偿过程中，采用从存储器得到的存储的偏移量和/或增益特性来 计算实际温度和/或温度变化的补偿。
图7是输出电压作为温度函数的代表性图标，其示出从差分变流器 (CT)传感器的不同厂家得到的温度测试结果。代表性的差分CT传感 器可具有与Danam (其从Danam Corporation of San Jose， Ca购得) 类似的特性。因此CT传感器的温度补偿与不同生产商提供的传感器类 似。
在特定的代表性实施例中，校正方法可包括采用微处理器管脚作为 温度校正的开关输入端。该输入端的默认设定值可以为高电平。无论何 时微处理器管脚的输入为低电平，微处理器可读取芯片上的温度传感器 的输入三次，得到平均值，并且将温度信息作为室温(T。)的参考值保 存到存储器中。在特定的代表性实施例中，该校正方法可在任意温度时 的组装过程中执行，该任意温度诸如约20摄氏度和约30摄氏度之间。
当给微处理器的输入为高电平时，微处理器可以预定的时间间隔从 温度传感器得到读取值。在特定的代表性实施例中，该时间间隔可以约 为500mS。新温度(T)和环境温度之间的差可用于调节并联传感器的电 弧故障检测算法中的默认电流阈值。恰当的参考值可在系统启动初始化 过程中保存到存储器中。
代表性阈值可以是
<formula>formula see original document page 18</formula>
由于，
(7)
新的阈值可以是
<formula>formula see original document page 18</formula> ( 8 )
在上面的等式中，
<formula>formula see original document page 18</formula> ( 9 )
其中jn = {40，50，......，180);
oc约为0. 001;并且
k是从电流并联传感器到微处理器的硬件放大器的增益。
An中的阈值可以凭经验确定。所列出的值旨在进行代表并且不限制对其他可能实施例的应用。在特定的代表性实施例中，并联传感器的所
设计的信号范围可在约0安培均方根(Root Mean Square, RMS)和约 25 0安培RMS之间。所设计的信号范围可以与给微处理器A/D输入端口 的电压信号相关，其可在约1.65伏特和约3. 30伏特之间。上述等式中 的阈值可表示为RMS值。在特定的代表性实施例中，根据上述等式和温 度变化，该微处理器可大约每500毫秒更新阈值。
图8是方法8000的代表性实施例的流程。在活动8100中，系统可 配置成确定多个阈值。在特定的代表性实施例中，该系统可配置成在延 迟时间之后确定该多个预存阈值，从而允许配置成测量电气值的传感器 可以自加热。该系统可配置成响应所感测的温度来确定该多个预存阈 值。所感测的温度可通过包括模数转换的方法来进行处理。例如，所感 测的温度可通过包括模数转换的方法来处理，其中该模数转换可通过信 息设备来实现。
在活动8200中，可在存储器中存储多个阈值。
在活动8300中，可得到测量值。该系统可配置成通过电阻性传感 器，变流器，和/或Rogowski等得到由该传感器提供的测量值。该系统 可配置成通过高通滤波器来滤波该测量值，以得到期望频率范围的期望 信号。该系统可配置成对波形采样以确定电气值，诸如电流和/或电压 的幅值。该系统可配置成通过芯片型温度传感器得到所测量的温度。该 系统可配置成以比波形的采样速率更低的速率来采样温度测量值。该更 低的速率基于微处理器管脚电压。
在活动8400中，该测量值可从模拟形式转换为数字形式。例如， 该系统可配置成在信息设备内和/或信息设备外部将所测量的温度从模 拟信号转换成数字信号。
在活动8500中，该系统可配置成发送诸如电气值之类的测量值给 信息设备。
在活动8600中，可^"改该多个阈值中的一个或多个。该系统可配 置成根据所测温度中的预定变化来修改该多个预存阈值。
在活动8700中，该系统可配置成从根据由传感器提供的测量值和/ 或所测量的温度从该多个预存阈值中选择预存阈值。该多个预存阈值可 以是第一多个预存阈值。该系统可适合于存储由该系统选择的第二多个 预存阈值。在特定的代表性实施例中，可提供信号，该信号可适合于将该系统配置成根据所测温度中的预定变化而修正该多个预存阈值。
在活动8800中，所选择的阈值可与电流测量值进行比较。该系统 可配置成将电气值与该多个预存阁值中选择的预存阈值进行比较。该电 气值可与由与电弧故障检测系统关联的传感器提供的测量值相关。在特 定的代表性实施例中，可提供电磁信号，该电磁信号适合于将该系统配 置成将电气值和该多个预存阈值中选择的预存阈值进行比较。 在活动8900中，将信号发送给配置成使断路器跳闸的设备。 图9是信息设备9000的代表性实施例的框图，在特定的代表性实 施例中，其包括例如图1的信息设备1600。信息设备9000可包括任何 数量的部件，诸如例如， 一个或多个网络接口 9100， 一个或多个处理器 9200,包含指令9400的一个或多个存储器9300， 一个或多个输入/输出 (I/O)设备9500，和/或耦合到I/O设备9500上的一个或多个用户接 口 9600，等等。
在特定的代表性实施例中，通过一个或多个用户接口 9600，诸如图 表用户接口 ，用户可以看见与电弧故障检测系统中的电弧故障确定和/ 或温度补偿相关的信息呈现。
通过阅读上述的详细描述以及特定的代表性实施例的附图，还有一 些其他实际的并且有用的实施例将对于本领域技术人员更容易清楚。应 该知道，大量的变化，修正，以及其他实施例也是可以的，并且因此所 有的这些变化，修正以及实施例被认为落在该申请的精神和范围之内。
因此，不管该申请任何部分(例如，标题，技术领域，背景技术， 发明内容，摘要，附图等)的内容，除非清楚指定为相反，诸如通过明 确定义，申明，或争辩，针对任何权利要求，该申请和/或申明将其作 为优先权的任何申请的任何权利要求，以及是否原始呈现或其它
不需要包含任何特定描述或图示的特征、功能、活动或元素，任何 特定的活动序列，或元素的任何特定相互关系；
任何元素可以集成、分离和/或复制；
任何活动可以重复，由多个实体执4亍，和/或以多个权限执行； 任何活动或元素可以专门排除，活动序列可以变化，和/或元素的
相互关系可以变化。
因此，说明书和附图可以认为本质上就是说明性的，而不是限制性
的。此外，在描述任何数量或范围时，除非明确说明，否则这些数量或范围是近似的。在描述任何范围时，除非明确说明，该范围包括其中的 所有值和所有子范围。通过引用合并于此的任何材料(例如美国专利， 美国专利申请，书籍，文章等)的信息只是通过引用合并到在这些信息 和这里提出的其他说明和附图之间没有冲突的程度。在出现这种沖突的 情况下，包括可能导致这里的任何权利要求无效或优先权无效，则通过 引用合并于此的材料中的任何这种冲突信息特别地不能通过引用合并 于此。
权利要求
1、一种方法，包括将系统配置成将电气值与多个预存阈值中所选择的预存阈值来进行比较，所述电气值与由和电弧故障检测系统关联的传感器提供的测量值相关；以及将所述系统配置成根据被测温度中的预定变化来修正所述多个预存阈值，所述系统适合于以比所述电气测量值的采样速率更低的速率对所述被测温度采样。
2、 权利要求1的方法，还包括将所述系统配置成根据由所述传感器提供的测量值和所述被测温 度从所述多个预存阈值选择所述选择的预存阈值。
3、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成通过电阻性传感器得到由所述传感器提供的所 述测量值。
4、 权利要求1的方法，还包括将所述系统配置成通过变流器得到由所述传感器提供的所述测量值。
5、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成通过Rogowski线圈得到由所述传感器提供的所 述测量值。
6、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成通过芯片型温度传感器得到所述被测温度。
7、 权利要求1的方法，还包括将所述系统配置成将所述被测温度从模拟信号转换为数字信号。
8、 权利要求l的方法，还包括 将所述系统配置成对波形采样以确定所述电气值。
9、 权利要求l的方法，还包括 将所述系统配置成发送所述电气值给信息设备。
10、 权利要求1的方法，还包括 将所述系统配置成确定所述多个预存阈值。
11、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成在延迟时间之后确定所述多个预存阈值，以允许 所述电感器自加热。
12、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成响应感测温度来确定所述多个预存阈值，所述感 测温度通过包括模数转换的方法进行处理。
13、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成响应感测温度来确定所述多个预存阈值，所述感 测温度通过包括模数转换的方法进行处理，该模数转换通过信息设备来 实现。
14、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成根据微处理器管脚电压以所述更低的速率对所 述温度测量值采样。
15、 权利要求l的方法，还包括将所述系统配置成根据所述被测温度来选择所述多个预存阈值，其 中所述多个预存阈值是笫一多个预存阁值，所述系统适合于存储由所述 系统选择的第二多个预存阈值。
16、 一种系统，包括信息设备，该信息设备配置成将电气值和多个预存阈值中选择的预 存阈值自动比较，所述电气值与由和电弧故障检测系统关联的传感器提 供的测量值相关，所述信息设备配置成根据被测温度的预定变化而修正 所述多个预存阈值，所述被测温度以比所述电气测量值的采样速率更低 的速率进行采样。
17、 权利要求16的系统，还包括存储器，该存储器配置成存储所述多个预存阈值，所述信息设备通 信耦合到所述存储器。
18、 权利要求16的系统，还包括 所述传感器。
19、 一种机器可读媒介，包括指令，该指令用于 将系统配置成将电气值和多个预存阈值中选择的预存阈值进行比较，所述电气值与由和电弧故障检测系统关联的传感器提供的测量值相 关；以及将所述系统配置成根据被测温度中的预定变化而修正所述多个预存阈值，所述系统适合于以比所述电气测量值的采样速率更低的速率来 采样所述被测温度。
20、 一种方法，包括提供适合于将系统配置成将电气值和多个预存阈值中选择的预存 阈值进行比较的电磁信号，所述电气值与由和电弧检测系统关联的传感 器提供的测量值相关；以及提供适合于将所述系统配置成根据被测温度中的预定变化来修改 所述多个预存阈值的电磁信号，所述系统适合于以比所述电气测量值的 采样速率更低的速率来采样所述被测温度。
21、 一种以电磁波实施的信号，所述信号适合于使得信息设备 提供第一组机器可读指令，该第一组机器可读指令适合于将系统配置成将电气值和多个预存阈值中选择的预存阈值进行比较，所述电气值 与由电弧故障检测系统关联的传感器提供的测量值相关；以及提供第二组机器可读指令，该第二组机器可读指令适合于将所述系 统配置成根据被测温度的预定变化来修正所述多个预存阈值，所述系统 适合于以比所述电气测量值的采样速率更低的速率采样所述^L测温度。
全文摘要
特定的代表性实施例包括一种方法，其可包括将系统配置成将电气值和多个预存阈值中选择的预存阈值进行比较。该方法可包括将该系统配置成根据被测温度的预定变化来修正该多个预存阈值。
文档编号H02H3/00GK101421895SQ200780013766
公开日2009年4月29日 申请日期2007年4月9日 优先权日2006年4月19日
发明者B·张 申请人:西门子能量及自动化公司