专利名称：检测电路的串联电弧故障的装置和方法
技术领域：
所公开的构思通常涉及用于电路的检测装置，更具体地，涉及由电弧故障电路断流器或电弧故障检测、监视或保护装置对串联电弧故障进行的检测。所公开的构思还涉及检测电路的串联电弧故障的方法。
背景技术：
断路器被用于保护电路免受由于过流状态——诸如过载状态或者相对高电平的短路或故障状态——而造成的损坏。在通常被称为微型断路器且应用于住宅和轻型商业应用(light commercial applications)的小型断路器中，这样的保护典型地由热磁脱扣设备提供。这种脱扣设备包括双金属片，其响应于持续的过流状态而发热并弯曲。双金属片又解开(unlatch)由弹簧驱动的操作机构，其断开断路器的可分离触点，从而使被保护的电力系统中的电流中断。电弧故障电路断流器(AFCI)是这样的设备其旨在在检测到电弧故障时通过起作用于对电路去激励来减轻电弧故障的影响。AFCI的非限制性例子包括(1)电弧故障断路器；(2)分支/馈电线(feeder)电弧故障电路断流器，其旨在安装在分支电路或馈电线的起点、诸如配电盘上，且其可提供直至出口(outlet)的对于串联电弧故障、接地故障和线到中性点故障的保护；(3)出口电路电弧故障电路断流器，其旨在安装在分支电路出口、 诸如出线盒上，从而为连接于其上的电源线和电线组(当设置有插座出口时)提供保护以抵抗电弧造成的不想要的影响，且其可提供对于串联电弧故障、线到地故障和线到中性点故障的保护；(4)电线电弧故障电路断流器，其旨在连接至插座出口，从而为整体的或分立的电源线提供保护；( 混合电弧故障电路断流器，其起到分支/馈电线或出口电路AFCI 的作用；以及(6)便携式电弧故障电路断流器，其旨在连接至插座出口，并且设置有一个或多于一个的出口。在偶发的电弧故障状态过程中，由于故障电流的均方根(RMS)值太小而不能致动自动磁脱扣电路，所以传统断路器的过载能力将会不起作用。对断路器增加电子电弧故障传感会增加对于溅射电弧故障保护所需的一个元件——理想地，电子电弧故障传感电路的输出直接脱扣并因此断开断路器。例如参见美国专利6，710，688,6, 542，056,6, 522，509、 6，522，228,5, 691，869 和 5，224，006。电弧故障可以是串联的或并联的。串联电弧的例子为断线，其中，断线的末端足够接近以产生电弧；或者，相对较差的电连接。并联电弧发生在不同电位的导体之间，包括例如电力导体和地之间。与并联电弧故障不同，由于故障与负载串联，串联电弧故障通常不产生电流的增加。事实上，串联电弧故障可能导致负载电流的轻微减少，且不会被传统保护设备的正常过载和过流保护检测到。安全的和不安全的串联电弧都会发生在电力电路、诸如电力分配系统(或配电系统)中。安全的串联电弧的一个例子发生在直流(DC)电动机和通用电动机的换向器电刷中。为了使电刷的发热和腐蚀最小化，将通用电动机设计为使净持续时间(net duration)最小化，由此使由换向电弧耗散的总能量最小化。选择换向器电刷的材料和物理形状，从而使它们受到电弧的影响最小。因此，发生在通用电动机中的串联电弧是计划中的，并且用来实现建设性的目的。串联电弧产生宽带高频电力线噪声。电动机中的换向电弧由一系列离散间隔的、 非常短暂的电弧组成，贯穿每个半周期的始终，它们重复地点燃和熄灭。这些电弧由电力线上的宽带噪声的一系列离散间隔的、非常短暂的猝发(bursts)显示出来。类似地，由于开关设备中的电流换相，而使具有电力电子设备的负载产生宽带噪声。这些换相事件也由电力线上的宽带噪声的一系列离散间隔的、非常短暂的猝发显示出来。由相对较多的短脉冲——其净导通时间与电源电压的半周期时间相比相对较小——组成的串联电弧与连续且在每个半周期的相当大的部分上持续的串联电弧相比耗散少得多的能量。相反地，已经知道，随机过程的组合会在配电系统中产生非预期的串联电弧。当电弧的总能量耗散和净持续时间不受控制时，非预期的串联电弧可能变得危险，并且由电弧产生的局部发热可能损坏或甚至点燃附近的物体。因此，配电系统中的不安全的串联电弧理论上可能导致财产或甚至是生命的损失。安全地发生在通用电动机中的电弧和随机意外发生的不安全的串联电弧是相似的物理现象；然而，一种是由设计而发生的、并产生优点，而另一种是非计划中的、并且可以是破坏性的。因此，需要一种电路断流器，其准确地辨别安全的串联电弧(例如但不限于通用电动机中的)与非预期的、潜在危险的串联电弧，并且仅响应于后者而脱扣。这种需求进一步地与这样的现实相混合在配电系统的所有串联电弧中，仅一部分是非预期的、不安全的种类。因此，尚有改善检测串联电弧故障的装置、诸如电弧故障电路断流器的余地。并且，还具有改善检测串联电弧故障的方法的余地。
发明内容
这些及其他的需求可由所公开构思的实施例满足，这些实施例在具有相对高次谐波的预期负载(例如但不限于电动机；荧光灯)与不希望的串联电弧之间进行区别。不对称电极仅在一个极性中而不在相反极性中产生相对高频的辐射。所公开的构思在不希望的串联电弧与多种预期负载的相对高次谐波之间进行区别。根据所公开的构思的一个方面，一种用于向负载提供交流电流的电力电路的装置包括高频电流传感器，其构成为与电力电路配合以提供高频电流信号；电压过零检测器， 其构成为与电力电路配合以提供电压过零信号；高通滤波器，其构成为从高频电流信号提供滤波后的电流信号；阈值比较器，其构成为当滤波后的电流信号超过预定值时提供输出；处理器，其构成为接收电压过零信号和阈值比较器的输出，并且通过检测持续预定周期数的不对称高频信号来响应于不希望的串联电弧地输出脱扣信号。作为所公开的构思的另一个方面，一种检测电路的串联电弧故障的方法包括感应由串联电弧故障产生的高频信号；对于若干个包括正半周期和负半周期的交流半周期对，如果高频信号对于正半周期在第一阈值之上则增加第一计数，如果高频信号对于负半周期在第一阈值之上则增加第二计数，确定第一计数与第二计数之间的差的绝对值是否大于第二阈值，然后响应性地检测串联电弧故障。
该方法可以进一步包括检测正半周期与负半周期之间或者负半周期与正半周期之间的电压过零点。该方法可以进一步包括由对数放大器输入高频信号并输出对应的信号；确定对应得信号对于正半周期是否大于第一阈值，并做出响应地累加第一计数，否则减少第一计数； 对于正半周期测量第一电流；确定对应的信号对于负半周期是否大于第一阈值，并做出响应地累加第二计数，否则减少第二计数；对于负半周期测量第二电流；由测量的第一电流和测量的第二电流确定正半周期和负半周期是否都存在，并且由第一计数与第二计数之间的差的绝对值来增加累加器，否则，将第一计数和第二计数清零；确定第一计数与第二计数之间的差的绝对值是否为零，并做出响应地以第一预定值减少累加器；确定累加器是否大于第二预定值，并做出响应地指示串联电弧故障。作为所公开的构思的另一个方面，一种检测电路的串联电弧故障的装置包括传感器，其构成为感应由串联电弧故障产生的高频信号；处理器，其与传感器配合，对于若干个包括正半周期和负半周期的交流半周期对，用于如果高频信号对于正半周期在第一阈值之上则增加第一计数，如果高频信号对于负半周期在第一阈值之上则增加第二计数，并确定第一计数与第二计数之间的差的绝对值是否大于第二阈值，然后做出响应地检测串联电弧故障。
结合附图阅读下面对优选实施例的描述能够获得对所公开的构思的完全理解，在附图中图1显示了对于具有不希望的串联电弧的电阻性/电感性负载，高频量值 (magnitude)相对于频率和时间的图以及电流和电压相对于时间的图；图2显示了对于具有不希望的串联电弧的电阻性负载，高频量值相对于频率和时间的图以及电流和电压相对于时间的图；图3显示了对于具有不希望的串联电弧的电阻性/电感性负载，在比图1的电流相对更高的电流下，高频量值相对于频率和时间的图以及电流和电压相对于时间的图；图4是根据所公开的构思的实施方式的电路断流器的示意形式的方块图；图5是图4的处理器的程序的流程图；图6显示了图5的高频量值、两个计数器、绝对值差和累加器相对于时间的图。
具体实施例方式如这里所使用的，术语“若干个”意味着一个或大于一的整数个(即复数个)。如这里所使用的，术语“处理器”意味着能够存储、检索和处理数据的可编程的模拟和/或数字设备；计算机；工作站；个人电脑；微处理器；微控制器；微型计算机；中央处理单元；大型计算机；小型计算机；服务器；网络处理器；或者任何适当的处理设备或装置。如这里所使用的，术语“高频”意味着高于大约IMHz的频率。结合电弧故障断路器来描述了所公开的构思，但所公开的构思能够应用于宽广范围内的电弧故障电路断流器和电弧故障检测、监视或保护装置。当使用UL1699标准(电弧故障电路断流器)的传统串联电弧发生器(未示出)时，申请人已经在依赖于极性的高频电弧信号特征(high frequency arcing signature) 中观察到不对称性。该极性依赖性能够被有利地用于识别与来自多种预期负载的相对高次谐波形成对比的串联电弧。例如，当使用用于复现(implicate)配线和固定装置(未示出) 中的串联电弧故障的石墨/铜电极(未示出)时，宽带高频信号由电弧发射出并且耦合至配线。当铜电极为负极(阴极)并且石墨电极为正极(阳极)时出现该信号。相反地，当系统电压的极性改变、由此使得石墨电极为负极(阴极)且铜电极为正极(阳极)时，宽带高频信号消失或者大幅减小。这种不对称的特性能够被有利地用于可靠地识别UL1699标准下的串联电弧。参考图1-3，在图的左部(相对于图1-3)，黑色点画对应于RF活动性的相对较低的量值，白色对应于RF活动性的相对较高的量值。应该意识到，彩色图(未示出)能够显示RF活动性的多种相对较低的量值和相对较高的量值的更多细节。图1说明了对于具有不希望的串联电弧的电阻性/电感性负载(未示出)的不对称性。这里，标称电压是120VMS，标称电流是4. SAkms，并且负载是25 Ω的绕线电阻。不对称电极(未示出)是C-Cu，并且RF活动性的参考水平是Ocffim。相对于时间的电流图包括对应于石墨阴极2的上部(相对于图1)，以及对应于铜阴极4的下部(相对于图1)。高频量值相对于频率的图包括阴极点猝发(cathode spot bursts) 6，触发尖峰8，对应于石墨阴极2(铜阳极)的相对较低RF活动性部分10，熄灭尖峰12，对应于铜阴极4(石墨阳极)的相对较高RF活动性部分14，以及由于对应的相对较低的电路阻抗引起的相对增大强度部分16，以及大约IMHz的噪声基底(noise floor) 18。图2说明了对于具有不希望的串联电弧的电阻性负载(未示出)的不对称性。这里，与图1不同，负载是25Ω的碳化硅(carborundum)(例如碳化合物)电阻，与绕线电阻相比，其具有相对较低的电感并因此具有相对较为平坦的响应。相对于时间的电流图包括 对应于石墨阴极22的上部(相对于图2)，以及对应于铜阴极M的下部(相对于图2)。高频量值相对于频率的图包括对应于石墨阴极22的相对较低RF活动性部分沈，对应于铜阴极M的相对较高RF活动性部分28，以及大约IMHz的噪声基底18。与图1和2相反，对于不具有串联电弧的电动机负载(未示出)不存在不对称性， 其中，通用电动机(未示出)提供预期的电弧负载但是没有不对称电极(未示出)。图3显示，RF信号能够在相对较高的60Hz电流下(例如但不限于，在2. 7 Ω的绕线电阻(未示出)的情况下，大约45Α-)消失。相对于时间的电流图包括对应于石墨阴极32的上部(相对于图3)，以及对应于铜阴极34的下部(相对于图3)。高频量值相对于频率的图包括对应于石墨阴极32的第一相对较低RF活动性部分36，对应于铜阴极34的第二相对较低RF活动性部分38，若干个阴极点猝发40，以及大约IMHz的噪声基底18。另夕卜，DC电流将取决于铜电极为负极(阴极)或正极(阳极)而在RF电流中显示不对称性。 但是，不对称性将不会像在AC电流的情况下那样交替。当使用UL1699标准测试装置时，能够检测DC串联电弧故障极性。所公开的构思认识到，当存在不希望的串联电弧时，在RF信号特征中存在不对称性。这使得能够在不希望的串联电弧与预期负载之间进行辨别，其中，预期负载碰巧产生相对较大的量的RF “噪声”。这种不对称性在例如但不限于由于铜线(未示出)和绝缘(未示出)的碳化而在电气配线中可能发生的串联电弧中是固有的。在图1-3的图中，使用UL
7测试仪(未示出)以按照UL1699标准复现电气配线(未示出)中的串联电弧。由于电弧的等离子体特性，使得RF电流的幅度依赖于电极材料。RF电流的幅度依赖于电力线频率 (例如但不限于60Hz)电流幅度，因为它控制等离子体参数。这可能将检测范围限制到特定的电流水平(例如但不限于，从大约2. 4A·至大约AOAems)的。RF电流还依赖于电力电路的频率响应。电力电路的阻抗作为频率的函数而变化。不同的电缆长度改变电力电路的阻抗，电力电路的阻抗可改变测量得到的RF电流幅度，但不改变RF电流的存在或不存在。具有相对较高次谐波的预期负载与不希望的串联电弧之间的辨别能够通过许多不同类型的电子电路实现。一个示例性的电路是传统的高通滤波器(未示出)，其具有在背景噪声水平(例如但不限于，大于大约IMHz)以上的截止频率。此高通滤波器能够对于预定数量的周期检测不对称高频信号的存在。例如，对于每个半周期，对于每个极性，如果高频信号在阈值以上则增加计数。例如，第一极性(Polarityl)可以对应于正半周期，第二极性(P0larity2)可以对应于负半周期。如果对于第一和第二极性的计数的差的绝对值大于预定阈值，则检测到电弧故障，并且，例如但不限于，对应的断路器脱扣。这由公式1显示。如果I Polarityl_count-Polarity2_count | > 阈值，则检测到电弧故障(公式 1)， 其中Polarityl_count 是对于第一极性 Polarityl 的计数；Polarity2_count是对于第二极性Polarity2的计数；并且阈值是适当的预定阈值。小于大约2. 4Aems的电弧电流通常显示正和负半周期二者的宽带高频信号。当铜电极为阴极并且石墨电极为阳极时，大于或等于大约2. 4Aems的电流显示宽带高频信号。在两种极性的触发和熄灭瞬态下存在窄的宽带信号。偶尔，对于石墨阴极可存在宽带信号，特别是对于由电压波动所显示的相对较低的电流。图4和5的公开电路显示了实现希望的结果的一个示例性的方式。可替换地，能够使用宽广范围内的不同传感器、电路拓扑(例如但不限于，线性放大器而不是对数放大器) 和算法。例如，在对数放大器(对数变换器)中，输出电压与输入电压的对数成比例。参考图4，一种装置——诸如示例性的电开关装置50—一包括高频电流传感器 52，高频滤波器54(其可以是高频电流传感器52的一部分)(例如但不限于，fc >大约 IMHz)，诸如解调器或示例性的对数放大器56的放大器，阈值比较器58，处理器60，电压过零检测器(V-Z⑶)62。电开关装置50被布置在诸如示例性的60Hz电源64(在虚线图中显示)的电源与负载66(在虚线图中显示)之间。对应的电力电路68包含不希望的串联电弧故障70。尽管显示了以电流互感器形式的示例性的高频电流传感器52，但是这样的高频电流传感器可替换为分流器72。电压过零检测器62向将要讨论的处理器60提供使能信号 74。处理器60向脱扣机构78输出脱扣信号76，其导致电力电路68中的可分离触点80做为响应地断开。所公开的构思可以用于检测任何电路(例如但不限于，AC ；示例性的电力电路68 ； 另一电路)中的不希望的串联电弧，例如为了进行AC串联电弧检测。装置50的某些非限制性的应用包括电路断流器、断路器、插座、另一电气保护设备或者电气监视设备。—个示例性的应用涉及铜导体(未示出)以及绝缘(未示出)的碳化，但所公开的构思不限于铜导体。例如，典型地，碳(未示出)桥接铜导体，形成碳电极(未示出)和铜电极(未示出)。在UL 1699标准的固定装置中的分立的碳-铜电极被用于复现真实世界的情况。所公开构思结合电开关装置——诸如用于示例性电力电路68的示例性断路器 50——公开。可替换地，所公开的构思可以用于检测任何电路中的不希望的串联电弧。例如但不限于，所公开的构思可以被非保护性的监视设备使用，诸如被电力线监视器、电弧指示器、电弧监视器和/或电弧极性指示器使用。所公开的构思还可以用于更好地限定用于测试电弧故障电路断流器的UL 1699标准。参考图5，显示了用于图4的处理器60的示例性程序100。首先，在102中，通过使用图4的使能信号74，程序100等待负半周期与正半周期之间的电压过零点的检测。接下来，在104中，确定阈值比较器58的输出信号59是否为真，如果对数放大器56的输出信号57对于正半周期大于第一阈值则为真。如果是真，这导致第一计数(RF_Coimt_l)105(图 6)的响应性累加。否则，第一计数减少。然后，在106中，使用来自分流器72的信号而对于正半周期测量第一电流。接下来，在108中，通过使用图4的使能信号74，程序100等待正半周期与负半周期之间的电压过零点的检测。在该检测之后，在110中，确定阈值比较器 58的输出是否为真，如果对数放大器56的输出对于负半周期大于第一阈值则为真。如果是真，这导致第二计数(RF_Coimt_2)lll(图6)的响应性累加。否则，第二计数减少。然后， 在112中，使用来自分流器72的信号而对于负半周期测量第二电流。接下来，在114中，根据在106中测量的第一电流和在112中测量的第二电流确定正半周期和负半周期是否都存在。如果否，则将第一计数105(例如但不限于，在0至大约128的范围内；取决于处理器速度的任何适当值)和第二计数111(例如但不限于，在0至大约1 的范围内；取决于处理器速度的任何适当值)清零。接下来，在116中，以第一计数105与第二计数111之间的差的绝对值117(例如但不限于，在0至大约128的范围内；取决于处理器速度的任何适当值)(图6)来增加累加器119(例如但不限于，在零到大约二至大约60的范围的范围内，取决于交流电流水平，例如，对于相对较高的电流(例如但不限于，大约45Akms)大约为二，对于相对较低的电流(例如但不限于，小于或大约为2Ams)大约为60)(图6)。然后，在118中，确定第一计数105(图6)与第二计数111(图6)之间的差的绝对值是否为零。如果是，则响应性地以预定值(例如但不限于，一；任何适当值)减小累加器119(图6)。接下来，在120中，确定累加器119是否大于脱扣阈值121 (例如但不限于， 大约二 ；任何适当的较大值)(图6)。如果是，则在122中，响应性地指示(例如，通过脱扣断路器50;通过输出警报或其他适当指示)串联电弧故障。另一方面，在124中，如果若干个——η个——周期已经出现，则在126中将累加器119清零。否则，或者在1 之后，在 128中，第一计数105和第二计数111在重复步骤102之前被清零。图6显示了放大器56(图4)的输出信号57的高频量值、阈值比较器58的阈值 130(例如但不限于，在大约-60dBm至大约-IOdBm的范围内；任何适当阈值)、第一与第二计数105与111、绝对值差117、累加器119以及脱扣阈值121的相对于时间的示例性图。尽管已经详细描述了所公开构思的具体实施方式
，本领域技术人员应该意识到， 按照本公开的整体教导，能够开发出对那些细节的多种改进和替换。因此，所公开的特定布置仅用于说明，而不限制所公开构思的范围，所公开构思的范围由所附权利要求的完整宽度及其任意的和全部的等价内容给出。参考数字列表2对应于石墨阴极的上部4对应于铜阴极的下部6阴极点猝发8触发尖峰10相对较低RF活动性部分12熄灭尖峰14相对较高RF活动性部分16相对增加强度部分18噪声基底22对应于石墨阴极的上部24对应于铜阴极的下部26相对较低RF活动性部分28相对较高RF活动性部分32对应于石墨阴极的上部34对应于铜阴极的下部36第一相对较低RF活动性部分38第二相对较低RF活动性部分40若干个阴极点猝发50装置、诸如示例性的电开关装置52高频电流传感器54高频滤波器56放大器、诸如解调器或示例性的对数放大器57输出信号58阈值比较器59输出信号60处理器62电压过零检测器(V-ZCD)64电源、诸如示例性的60Hz电源66负载68电力电路70不希望的串联电弧故障72分流器74使能信号76脱扣信号78脱扣机构80可分离触点100程序
102步骤104步骤105第一计数(RF_count_l)106步骤108步骤110步骤111第二计数(RF_count_2)112步骤114步骤116步骤117第一与第二计数之间的差的绝对值118步骤119累加器120步骤121脱扣阈值122步骤124步骤126步骤128步骤130阈值比较器的阈值。
权利要求
1.一种用于电力电路(68)的装置(50)，该电力电路向负载(66)提供交流电流，所述装置包括高频电流传感器(52)，其构成为与所述电力电路配合以提供高频电流信号；电压过零检测器(62)，其构成为与所述电力电路配合以提供电压过零信号(74)；高通滤波器64)，其构成为由高频电流信号提供滤波后的电流信号；阈值比较器(58)，其构成为当滤波后的电流信号超过预定值时提供输出(59)；以及处理器(60)，其构成为接收电压过零信号和阈值比较器的输出，通过对于预定的周期数检测不对称高频信号，响应于不希望的串联电弧(70)地输出脱扣信号(76)。
2.根据权利要求1所述的装置(50)，其中，所述交流电流是在从大约2.4A,至大约 40AfflS的范围内。
3.根据权利要求1所述的装置(50)，其中，所述负载是电阻性负载(66)。
4.根据权利要求1所述的装置(50)，其中，所述负载是电阻性/电感性负载(66)。
5.根据权利要求1所述的装置(50)，其中，高通滤波器是高频电流传感器的一部分，并包含大于大约IMHz的截止频率。
6.根据权利要求1所述的装置(50)，其中，所述装置是电开关装置(50)。
7.根据权利要求6所述的装置(50)，其中，所述电开关装置选自电路断流器、断路器、 插座和电气保护设备。
8.根据权利要求1所述的装置(50)，其中，所述装置是电气监视设备(50)。
9.根据权利要求1所述的装置(50)，其中，放大器(56)被布置在所述高通滤波器与所述阈值比较器之间。
10.根据权利要求9所述的装置(50)，其中，所述放大器选自对数放大器、线性放大器和解调器。
11.一种检测电路(68)的串联电弧故障(70)的方法，所述方法包括感应(52)由串联电弧故障产生的高频信号；并且对于若干个包括正半周期和负半周期的交流半周期对，如果高频信号对于正半周期在第一阈值之上则增加(104)第一计数(Polarityl count)，如果高频信号对于负半周期在第一阈值之上则增加(110)第二计数(Polarity2_ count),以及确定(120,12 第一计数与第二计数之间的差的绝对值是否大于第二阈值，然后做出响应地检测串联电弧故障。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括检测(102，108)正半周期与负半周期之间或者负半周期与正半周期之间的电压过零。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括由对数放大器(56)输入高频信号以及输出对应的信号(57)；确定(104)所述对应的信号对于正半周期是否大于第一阈值，并且，做出响应地累加第一计数，否则减少第一计数；对于正半周期测量(72，106)第一电流；确定(110)所述对应的信号对于负半周期是否大于第一阈值，并且，做出响应地累加第二计数，否则减少第二计数；对于负半周期测量(72，112)第二电流；根据测量的第一电流和测量的第二电流确定(114)正半周期和负半周期是否都存在， 以第一计数与第二计数之间的差的绝对值来增加(116)累加器，否则将第一计数和第二计数清零；确定(118)第一计数与第二计数之间的差的绝对值是否为零，并做出响应地以第一预定值减小累加器；以及确定(120，122)累加器是否大于第二预定值，并且做出响应地指示串联电弧故障。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括对于不大于第二预定值的累加器 确定(124，126)是否已经测量了若干个周期，并做出响应地将累加器清零；以及将第一计数和第二计数清零(128)。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括使用选自解调器、对数放大器和线性放大器的放大器(56)来放大高频信号。
16.一种检测电路(68)的串联电弧故障(70)的装置(50)，所述装置包括 传感器(52)，其构成为感应由串联电弧故障产生的高频信号；以及处理器(60)，其与所述传感器配合，对于若干个包括正半周期和负半周期的交流半周期对，用于如果高频信号对于正半周期在第一阈值之上则增加(104)第一计数(Polarityl count)，如果高频信号对于负半周期在第一阈值之上则增加(110)第二计数(Polarity2_ count),以及确定(120,12 第一计数与第二计数之间的差的绝对值是否大于第二阈值，然后做出响应地检测串联电弧故障。
17.根据权利要求16所述的装置(50)，其中，所述装置选自电开关装置和电气监视设备。
18.根据权利要求16所述的装置(50)，其中，所述电路包括电阻性负载(66)或电阻性 /电感性负载(66)。
19.根据权利要求16所述的装置(50)，其中，所述电路包括在从大约2.4A,至大约 40A·的范围内的交流电流。
全文摘要
本发明涉及用于检测电路的串联电弧故障的装置和方法。装置(50)用于向负载(66)提供交流电流的电力电路(68)。该装置包括高频电流传感器(52)，其构成为与电力电路配合以提供高频电流信号。电压过零检测器(62)构成为与电力电路配合以提供电压过零信号(74)。高通滤波器(54)构成为由高频电流信号提供滤波后的电流信号。阈值比较器(58)构成为当滤波后的电流信号超过预定值时提供输出(59)。处理器(60)构成为接收电压过零信号和阈值比较器的输出，通过对于预定周期数检测不对称高频信号，响应于不希望的串联电弧(70)地输出脱扣信号(76)。
文档编号G01R31/02GK102279339SQ201110164950
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者J·J·谢伊 申请人:伊顿公司