利用跳频技术改进电弧故障检测的制作方法

本公开涉及一种用于改进电弧故障检测的方法和系统，更具体地，涉及一种用于改进分支电路中电弧故障检测和电力线通信(powerlinecommunications，plc)的互操作性的方法和系统。

背景技术：

电力线通信(plc)设备可用于建筑物中，例如住宅(例如，住房、分户公寓、公寓等)，以实现跨电力系统基础设施(例如，分支电路的电力线)的数据通信。plc设备在高频范围内进行通信，例如，在从2mhz到30mhz以及到高达86mhz的未调节范围内(例如，参见homeplugavx和homepluggreenphy)进行通信。plc设备使用的电力线通信协议可以包括，例如，ieee1901、ieeep1901.2、homepluggp/av/av2/1.0、g.hn或g.hnem。当plc设备与电弧故障断路器(arcfaultcircuitinterrupter，afci)设备一起用于建筑物或其他结构中时，plc信号的存在，特别是它们的载波信号中的高频成分可能会被afci设备无意中解释为电弧故障信号，因此可能导致afci设备的有害跳闸。因此，plc信号和其他高频噪声可能干扰高频范围(例如，大于或等于1mhz的频率范围)的电弧故障检测。

检测电力线载波存在的一种方法是基于电力线载波的高频成分的接收器信号强度指示符(receiversignalstrengthindicator，rssi)。然而，由于rssi不包含频率信息，所以rssi方法似乎并不稳健，因此，从信号强度的角度来看，任何电弧故障信号都可能看起来像plc信号，反之亦然。因此，这种rssi方法不能用于检测af信号。

另一种检测方法涉及选择与电力线载波的陷波带之一对应的频率区域(例如，区域、频段等)。陷波带表示plc设备不能启用或使用来进行通信的窄频区域。然而，这种检测方法只允许检测电弧放电(arcing)信号的小窗口，例如，窄频区域。此外，这样的频率区域可能被无线电台(例如，业余无线电)使用，或者对应于可能导致实质性灵敏度问题的网络阻抗(谐振/反谐振)点。

技术实现要素：

为了解决这些和其他缺点，提供了一种电弧故障检测方法和系统，其监测和分析电路的电力线上的高频信号，以检测电弧故障事件。电弧故障检测方法和系统依次在根据跳频序列的不同频率区域处对来自电力线的高频信号进行采样，该跳频序列被执行多次以获得预定义时间段(例如，基频的半周期(half-cycle))内的、序列中每个频率区域的多个采样信号。跳频序列具有包括电力线通信的载波或已知高频噪声的一个或多个频率区域，以及包括电力线通信的载波或已知高频噪声的一个或多个频率区域。电弧故障检测方法和系统测量和评估每个频率区域的采样信号的能量，以确定序列的每个频率区域中信号成分的存在或不存在。给定电弧故障信号的宽带性质，则可以跨预定义时间段内的不同频率区域，基于信号成分的存在或不存在来检测电弧故障。

因此，电弧故障检测可以在高频范围内执行(例如，根据当前设计，1mhz或更高，1mhz至40mhz等)，与更低频率范围(诸如，来自真空吸尘器、镇流器、开关模式电源的噪声，其范围从20khz到100khz等等)相比，其遭受更少的负载噪声。即使高频噪声可能从电力线通信或其他已知的高频噪声注入活动注入到电力线上，该电弧故障检测方法和系统也可以对电力线上的高频信号进行采样和评估以检测电弧故障信号。此外，在预定义时间段内以间隔开的时间间隔对每个频率区域的信号进行采样，以提供对每个频率区域中的能量的更可靠的评估。通过使用包括或不包括已知噪声载波的频率区域的组合对信号进行采样，还可以更好地将这种噪声(例如，plc信号)与电弧故障频率信号区分开来，以减少有害检测和跳闸。

根据一个实施例，提供了一种电弧故障检测方法和系统来检测电力线上的电弧故障。电弧故障检测方法和系统在预定义时间段内依次在根据跳频序列的不同频率区域处对电力线上的高频信号进行采样。采样序列在预定义时间段内被执行多次。不同的频率区域包括含有用于电力线上的电力线通信的少量载波的至少一个频率区域和不含有用于电力线上的电力线通信的任何载波的至少一个频率区域。电弧故障检测方法和系统还基于采样的高频信号获得跳频序列中的每个频率区域的多个能量测量值；基于每个频率区域的多个能量测量值计算跳频序列的每个频率区域的能量水平；并且根据对应于跳频序列中的每个频率区域的能量水平将二进制值分配给该频率区域。二进制值表示频率区域中信号成分的存在或不存在。电弧故障检测方法和系统可以基于跳频序列的频率区域的二进制值来确定电弧故障事件的存在或不存在。当检测到电弧故障事件时，电力线上的电力可以被中断。

预定义时间段可以是基频的半周期。在跳频序列中，每个频率区域的频率可以依次增加(或不增加)或减少(或不减少)。

为了获得能量测量值，电弧故障检测方法和系统可以基于采样的高频信号针对跳频序列中的每个频率区域生成能量包络或接收器信号强度指示符(rssi)样本(例如，rssi电压样本)。为了计算能量水平，电弧故障检测方法和系统可以针对每个频率区域自相关该频率区域的多个能量包络或rssi电压样本，以获得峰值能量值作为能量水平，或者对该频率区域的rssi样本(例如，rssi电压样本)的平方求和，以获得求和的能量值作为能量水平。

跳频序列可以包括m个频率区域(或步长)的序列，并且跳频序列在一个半周期(onehalf-cycle)内被执行n次。电弧故障检测方法和系统可以通过确定n个样本的自相关峰值或以类似的方式通过对每个频率步长(m)的n个样本的平方求和来计算一个半周期(onehalf-cycle)期间m个频率区域中的每一个的能量水平：

其中：m是跳频序列中的频率区域的顺序，其在1到最大值m之间；n是跳频序列被执行的次数，其从1到最大值n；s是跳频序列的频率步长处的能量测量值样本。

为了对高频信号进行采样，电弧故障检测方法和系统可以针对跳频序列中的每个频率区域，对与该频率区域相关联的高频信号进行下变频，对下变频的信号应用低通滤波器，并为滤波的信号生成能量包络或rssi样本。

当二进制值满足预定义条件时，电弧故障检测方法和系统可以确定电弧故障事件的存在或不存在。

电弧故障检测系统可以包括模拟前端、存储器和处理器。模拟前端可以包括混频器，该混频器被配置成使用本机振荡器或锁相环，根据跳频序列在不同的频率区域依次解调高频信号。混频器将高频率信号解调为基带信号。模拟前端还可以包括一个或多个带通滤波器，以对高频信号或解调后的基带信号或这两者进行滤波，从而将频带变窄到感兴趣的区域。

附图说明

结合附图解释各种示例实施例的描述。

图1示出了根据本公开示例实施例的具有电弧故障检测系统的断路器的框图，该电弧故障检测系统使用跳频序列对电力线上的高频信号采样。

图2示出了根据本公开示例实施例的(例如，图1的断路器中的)电弧故障检测系统的用于使用跳频序列对电力线上的高频信号采样的组件的框图，该跳频序列通过具有压控本机振荡器的混合配置在预定义时间段内扫描多次。

图3示出了根据本公开示例实施例的(例如，图1的断路器中的)电弧故障检测系统的用于使用跳频序列对电力线上的高频信号进行采样的组件的框图，该跳频序列通过具有锁相环的混合配置在预定义时间段内扫描多次。

图4示出了根据本公开示例实施例的(例如，图1的断路器中的)电弧故障检测系统的用于检测电弧故障事件的信号处理操作的功能框图，该电弧故障事件进而启动电力中断操作。

图5示出了由(例如，图1的断路器中的)电弧故障检测系统实施的示例过程的流程图，通过该示例过程，从在电力线上监测到的高频信号中检测电弧故障信号。

图6示出了示例电力线通信(plc)信号的幅度与频率的关系的曲线图，其示出了含有和不含有电力线载波区域的频率区域。

图7示出了根据本公开示例实施例的阻抗与电力线的频率的关系的曲线图，其示出了基于网络阻抗的频率选择标准。

图8示出了根据本公开示例实施例的用于对电力线上的高频信号进行采样的频率区域的示例跳频序列的频率与时间的关系的曲线图。

图9示出了根据本公开另一示例实施例的用于对电力线上的高频信号进行采样的频率区域的示例跳频序列的频率与时间的关系的曲线图。

图10示出了根据本公开另一示例实施例的m-区域跳频序列的能量测量值样本(例如，rssi样本)，m-区域跳频序列在预定义时间段(例如，基频的半周期)内实施n次。

图11示出了根据本公开另一示例实施例的能量测量值样本(例如，图10中的测量值样本)的示例m×n矩阵，该矩阵被生成并被用于计算在预定义时间段内跳频序列中的每个区域的能量水平。

图12示出了根据本公开的另一示例实施例的用于根据跳频序列的每个区域的所计算的能量水平来确定电弧故障事件的存在或不存在的投票策略。

具体实施方式

图1示出了具有电弧故障检测系统的示例断路器100的框图，该电弧故障检测系统用于监测受保护电路20的ac电力线10(例如，50/60hz的电力线)上的高频信号。断路器100包括控制器110、从高频(highfrequency，hf)传感器180接收信号的模拟前端(analogfrontend，afe)120、存储器130、通过通信/传输介质与远程或其他设备或系统通信的通信接口140、用户接口150、为断路器100的组件供电的电源160、以及中断受保护电路20的上游的电力线10上的电力的跳闸机构170。用户接口150可以包括on/off开关152(例如，手柄)、用于测试断路器的按压测试(push-to-test，ptt)按钮、以及用于指示断路器的状态(例如，开、关、复位、跳闸等)或其他断路器信息的一个或多个led或其他指示器。hf传感器180可以是诸如射频(radiofrequency，rf)传感器或接收器、rogowski线圈或其他传感器的高频电流传感器，以测量电力线上的高频信号。

在断路器100中，控制器110、afe120和存储器130可以一起操作以提供电弧故障检测系统，该系统被配置成检测电力线10上的高频范围内的电弧故障信号。afe120被配置成接收或监测来自hf电流传感器180的处于(多个)期望高频区域的高频信号，并且可以包括带通滤波器和用于滤波和调节信号的其他组件。

如将在本文中进一步详细描述的，afe120还被配置成依次在根据跳频序列的不同频率区域处对电力线10上的高频信号进行采样，并对采样的信号进行下变频以用于针对跳频序列中的每个频率区域的信号处理。跳频序列中的不同频率区域可以包括含有用于电力线10上的电力线通信的载波和/或已知高频噪声的一个或多个频率区域和不含有用于电力线10上的电力线通信的载波和/或已知高频噪声的一个或多个频率区域。afe120被配置成实施m个频率区域的跳频序列，该跳频序列被执行n次，其中m是跳频序列中的频率区域的数量，n是在预定义时间段(例如，基频的半周期、基频的全周期或任何更大数量的半周期)内跳频序列被执行的次数。

控制器110被配置成处理和测量从afe120接收的(跳频序列的)处于不同频率区域的采样的高频信号上的能量，并且基于每个区域的能量水平检测电弧故障事件的存在或不存在。例如，控制器110被配置成基于采样的高频信号获得跳频序列中的每个频率区域的采样信号的多个能量测量值(例如，能量包络或rssi样本)，并且基于每个频率区域的多个能量测量值计算跳频序列的每个频率区域的能量水平。控制器110还被配置成根据对应于特定频率区域的能量水平将二进制值分配给跳频序列中的每个频率区域。二进制值表示频率区域中信号成分的存在或不存在。控制器110还被配置成基于跳频序列的频率区域的二进制值来确定电弧故障的存在或不存在，并且引起或启动跳闸操作，该跳闸操作在检测到电弧故障事件或其他事件时经由跳闸机构170中断电力线10上的电力。

此外，控制器110还被配置成控制断路器100的操作，包括经由通信接口140进行通信(例如，接收或发送命令、状态信息/报告或更新)、基于用户通过用户接口150采取的动作来执行操作、例如经由发光二极管156输出断路器100的状态、以及执行断路器100的与电弧故障检测和电力中断相关的其他操作。尽管用于电弧检测的各种信号处理操作被描述为由控制器110执行，但是这些操作中的一个或多个可以替代地在与控制器110通信的单独的处理器/处理设备中实施，例如，在可以与afe120通信或者包括afe120的组件的asic或fpga中实施。

存储器130可以存储计算机可执行代码或程序或软件，当该计算机可执行代码或程序或软件由控制器110执行时，控制断路器100及其组件的操作，包括电弧故障检测操作和其他断路器操作(例如，电路中断)。存储器130还可以存储断路器100或其组件用来执行本文描述的操作的其他数据。其他数据可以包括但不限于频率区域的一个或多个可选跳频序列、一个或多个可选预定义时间段、一个或多个预定义条件(例如，针对每个或所有频率区域的能量测量值阈值、针对频率区域的频率区域/能量水平模式或阈值、以及用于确定每个频率区域的能量水平和电弧故障事件的存在或不存在的其他预定义条件)、断路器操作参数以及其他断路器数据。根据系统设计，存储器130的数据中的一些也可以替代地被维护或存储在控制器110的存储器或断路器100的其他组件中。

图2示出了(例如，图1的断路器100中的)电弧故障检测系统的使用跳频序列对电力线10上的高频信号进行采样的afe120和控制器110的示例组件的框图，该跳频序列在预定义时间段内被执行多次。如图2所示，afe120可以包括带通滤波器202、混频器210、低通滤波器212、rssi/对数放大器214以及本机振荡器(localoscillator，lo)发生器250。控制器110可以包括用于实施本文描述的电弧故障检测方法的一个或多个处理器220、模数转换器(adc)230、数模转换器(dac)240以及存储器250，存储器250用于存储处理后的数据和与其他配置数据(例如，参数、阈值等)一起待处理的新数据。

带通滤波器202接收由hf传感器180在电力线10上检测到的信号(例如，高频信号)，并将信号滤波到更窄的频带。在这个示例中，带通滤波器可以允许在大约1到40hz的频率范围之间的信号通过。混频器210(例如，外差设备)根据由lo发生器250(例如，压控振荡器(voltagecontrolledoscillator，vco)发生器)产生并从lo发生器250接收的信号，将期望频率区域的高频信号(例如，在1mhz和40hz之间)下变频到基带。由控制器110控制的lo(本机振荡器)发生器250被配置成针对跳频序列的不同频率区域产生lo信号。lo发生器250循环(或扫描)感兴趣的不同频率区域的跳频序列(例如，频率步长1、2、3、4和5)。当lo发生器250循环通过跳频序列中的每个频率区域时，混频器210顺序输出两个信号，被下变频到本机振荡器频率的下变频信号和被上变频到本机振荡器频率的倍数的上变频信号。

低通滤波器212对这些信号进行滤波，以便仅允许表示处于根据跳频序列的不同频率区域的、从带通滤波器202接收的感兴趣基带信号(例如，10khz至150khz)。

rssi或对数放大器214可以是对数放大器或具有快速自动增益控制(automaticgaincontrol，agc)的rf放大器，其输出从低通滤波器212接收的信号(例如，rf信号)的表示性能量包络。能量包络，有时被称为接收器信号强度指示符(rssi)或rssi样本或信号，反映了跳频序列的特定频率区域处的、在电力线10上监测到的信号的能量测量。

adc230将rssi样本(例如，单位为伏特)转换成数字表示(例如，16位等)用于由控制器110的处理器220进行后续处理。控制器110可以是具有内置逐次逼近型adc的微控制器，该adc具有不同的分辨率(例如，6至16位)和可配置的采样速率(例如，每秒10至1m个采样)。adc230的数字输出存储在存储器250中，并由处理器220处理以根据本文描述的电弧故障检测方法检测电弧故障的存在或不存在。处理器220经由dac240和lo发生器250控制对跳频序列中从一个频率区域到下一个频率区域的信号进行采样。采样率可以基于预定义时间段(例如，半周期)内的频率步数(例如，本示例中的m步或5步)和重复次数(例如，跳频序列的n次重复)来确定。以这种方式，处理器220可以针对m个频率区域中的每一个评估n个能量测量值，以便检测电弧故障事件的存在或不存在。

图3示出了根据本公开另一示例实施例的(例如，图1的断路器中的)电弧故障检测系统的使用跳频序列对电力线上的信号进行采样的组件的框图，该跳频序列在预定义时间段内被实施多次。在该替代示例中，电弧故障检测系统通常包括与图2的示例中相同的组件，除了在afe120a中，使用锁相环(pll)350对根据跳频序列的不同频率区域实施混合操作。

图4示出了根据本公开示例实施例的由(例如，图1的断路器100中的)电弧故障检测系统的不同模块/组件执行的用于检测电弧故障事件的信号处理操作的功能框图。在这个示例中，跳频序列的每个频率区域的多个能量测量值是在预定义时段内(例如，半周期时段)进行的。

在框400处，检测过零，以开始进行针对半周期时段的电弧故障检测信号处理操作。在框402，带通滤波器将hf传感器180(例如，hf电流传感器)感测到的高频信号滤波到更窄的高频带。在框410，滤波后的信号与来自本机振荡器发生器的lo信号混频，以将处于特定频率区域(来自跳频序列的多个不同频率区域)的滤波后的信号下变频到基带。在框450，本机振荡器发生器根据跳频序列随时间逐步地从一个频率区域到下一频率区域(在框460)来控制和改变待解调信号的频率区域。可选地，跳频操作序列可以使用pll来实施(例如，图3)。

在框412处，下变频信号和上变频信号被低通滤波器滤波，以允许下变频基带信号的窄带。在框414，将增益应用于滤波后的信号以产生能量包络，该能量包络反映了对被采样频率区域的高频信号(例如，rf信号)的信号强度的测量值。可以使用对数放大器或具有快速自动增益控制(agc)的rf放大器来产生能量包络，例如，rssi电压的样本等。在框430，使用adc将能量包络从模拟信号转换成数字信号，例如数字字(digitalword)(例如，6至16位)。

在框440处，根据跳频序列中的m个频率区域形成能量测量值矩阵，并且在基频的半周期内(例如，电力线频率50/60hz)内对频率区域序列进行n次扫描。该矩阵可以是rssi样本的mxn矩阵，其形成半周期的rssi空间。例如，一组m个向量包含半周期的、在预定义时段期间获取的能量测量值的所有n个样本(例如，rssi样本)。图11中示出了频率区域的一组向量的示例(例如，s11……s1n……sm1……smn，其中m是跳频序列中的频率区域的数量，而n是序列的重复次数)。

在框442处，针对该半周期内的每个频率区域计算n个样本的能量水平。例如，通过对每个能量测量值样本(例如，rssi电压样本)的平方执行n次求和或者计算n个rssi样本的自相关峰值来针对每个频率区域计算该计算。针对跳频序列中的每个频率区域，对rssi空间中的m个向量中的每一个执行计算。图11示出了针对每个频率区域的能量水平计算的示例，这将在下面进一步讨论。

在框460处，经由本机振荡器发生器产生的lo信号(框450处)，依次逐步地随时间从跳频序列的一个频率区域到下一频率区域来控制对在电力线上监测到的信号的采样。频率区域序列被重复n次，例如，在半周期的预定义时段内。因此，在该半周期内，对于每个频率区域，在框430处，adc操作对rssi对数放大器的输出处(框414处)的rssi采样(例如，rssi电压采样)，并且将数字样本s存储在存储器中(例如，smxn)以用于如前所述的框440和442处的进一步处理。在实施和重复跳频序列时，实施(频率步长)框460的模块可以提供与本机振荡器发生器(框450处)的操作的同步，以及与根据样本向量进行的能量值计算的同步(框442处)。

在框470处，针对m个频率区域中的每一个，对所计算的能量水平应用能量阈值，然后基于比较将其转换为反映频率区域中高频成分的存在或不存在的二进制值。例如，基于在半周期的预定义时段期间在频率区域中是否存在足够的rssi能量，(跳频序列中的)m个频率区域中的每一个被分配二进制值(例如0或1)。因为每个频率区域的所有能量样本都是时间相关的，所以将每个频率区域的累积能量与能量阈值进行比较，该能量阈值例如可以通过实验室环境中的实验凭经验确定。在操作中，例如，如果满足阈值条件，可以给频率区域分配值1，如果不满足阈值条件，则分配值0(反之亦然)。因为电弧放电(arcing)生成宽带rf信号，并且在半周期的大部分时间内持续，所以可以以这种方式测量每个频率区域的总能量。

在框480，基于(多个)预定义条件(例如，投票策略、预定义阈值、频率区域/能量水平模式等)评估所有频率区域的能量水平。预定义条件可以由在预定义时间段内具有和/或不具有高频成分的频率区域的数量和性质来定义。在另一示例中，如果被识别为具有高频成分的频率区域的总数满足数字阈值，或者具有和/或不具有噪声载波的某些区域的组合/模式被发现具有高频成分，则检测到电弧故障事件。如前所讨论的，频率区域可以具有含有电力线通信的载波或其他已知噪声的一个或多个区域和不含有电力线通信的载波或其他已知噪声的一个或多个区域。在图12的投票策略示例中提供了预定义条件的另一示例，这将在下面进一步讨论。

在满足预定义条件的情况下，在电力线上检测到电弧故障事件，因此，可以经由跳闸机构在电力线上中断供电，以提供电路保护。

图5示出了根据本公开示例实施例的由(例如，在图1的断路器100中的)电弧故障检测系统实施的示例过程500的流程图，通过该示例过程500，从在电力线上监测到的信号中检测电弧故障信号。出于解释的目的，过程500将参考图1的断路器100的组件来描述，例如，控制器110和afe120。

在步骤502，afe120依次在根据跳频序列的不同频率区域处对电力线上的高频信号进行采样。不同频率区域包括含有用于电力线上的电力线通信的载波(或其他已知噪声)的至少一个频率区域和不含有用于电力线上的电力线通信的载波(或其他已知噪声)的至少一个频率区域。afe120还可以对采样的信号进行滤波和调节。在步骤504，afe120多次重复根据跳频序列对电力线上的高频信号的采样。例如，该序列总共重复n次，以在预定义时间段内为该序列中的m个频率区域中的每一个产生n个信号样本。如前所讨论的，控制器110可以经由lo发生器或pll控制随时间根据跳频序列进行信号采样。

在步骤506，afe120基于采样的高频信号，获得针对跳频序列中的每个频率区域的采样的高频信号的多个能量测量值(例如，rssi电压样本)。能量测量值可以转换成数字形式，以便由控制器110处理。在步骤508，控制器110基于每个频率区域的多个能量测量值来计算跳频序列的每个频率区域的能量水平。例如，每个频率区域的能量水平可以通过对该频率区域执行rssi样本(例如，rssi电压样本)的平方的n次求和来确定，或者通过计算n个rssi样本的自相关峰值来确定。

在步骤510，控制器110根据对应于每个频率区域的能量水平向跳频序列中的每个频率区域分配二进制值。二进制值表示在预定义时间段内频率区域中信号成分的存在或不存在。

在步骤512，控制器110基于跳频序列的频率区域的二进制值确定电弧故障事件的存在或不存在。例如，相对于预定义条件(例如，预定义阈值、频率区域/能量水平模式等)来评估能量水平。当跳频序列的频率区域的能量水平满足预定义条件时，检测到电弧故障事件。

在步骤514，当检测到电弧故障事件时，控制器110例如通过使跳闸机构或其他电力中断装置跳闸使电力线上的电力中断。

图6示出了示例电力线通信(plc)信号的幅度与频率的关系的曲线图600，其示出了包括和不包括plc载波区域的频率区域。如图6所示，波峰反映plc载体区域，而波谷反映非plc载体区域。基于plc载波区域和非plc载波区域的已知或经验数据，多个频率区域可以被选择用来监测电力线上的信号。在这个示例中，跳频序列可以包括在电力线上待监测的五个选定的频率区域f1、f2、f3、f4和f5。频率区域f1、f3和f5(例如，波谷)不包括诸如plc载波的噪声。频率区域f2和f4(例如，载波区域)包括诸如电力线载波的噪声。

图7示出了根据本公开示例实施例的电力线通信网络的阻抗与频率的关系的曲线图700，其示出了基于网络阻抗的频率选择标准。在该示例中，曲线图700可以反映分支电路中的网络阻抗，例如，厨房墙壁插座。如曲线图700所示，存在与电力线网络的某些方面对应的噪声范围和安静范围。频率区域可以从优选的范围中选择以包括噪声区域和安静区域的组合，以便在给定由电弧放电产生的信号的宽带性质的情况下获得出现在电力线上的信号事件的更全面的图片。由于电弧的宽带性质，预计在安静区域更容易看到电弧。

图8示出了根据本公开示例实施例的用于对电力线上的信号进行采样的频率区域的示例跳频序列的频率与时间的关系的曲线图800。在这个示例中，跳频序列包括m个不同的频率区域(例如，频率步长1、2、…m)，它们具有依次增加的频率。跳频序列在预定义时间段内重复n次。然而，应当理解，跳频序列可以具有频率不依次增加或减少的频率区域序列，如图9的示例中的曲线图900所示。

图10示出了针对m-区域跳频序列的能量测量值样本(例如，rssi电压样本)的数据流1000。该序列可以在预定义时间段(例如，半周期)内实施n次，以产生m×n个能量测量值。能量测量样本可以从图2和图3的adc230输出。

图11示出了根据本公开示例实施例的(例如，图10中的)能量测量值样本的示例m×n矩阵，其用于计算跳频序列中的每个频率区域的能量水平。如图11所示，m×n矩阵包括m个频率区域(例如，s11……s1n……sm1……smn)中的每一个的能量测量值的样本。在这个示例中，能量测量样本是形成矩阵(例如，rssi空间)的rssi样本。该矩阵可用于计算m个频率区域中的每一个的自相关峰值能量水平(例如，)，其中m是跳频序列中的频率区域的顺序，其在1到最大值m之间，n是跳频序列被执行的次数，其从1到最大值n，m是频率步长的数量，n是半周期内的扫描次数，以及s是跳频序列的频率步长处的能量测量值样本。

如前所讨论的，然后通过将区域的能量水平与能量阈值进行比较，可以对每个频率区域执行二进制分类。阈值可以基于在受控实验室环境中执行的不同测量的一些统计分析来确定。

图12示出了根据本公开示例实施例的用于根据跳频序列的每个区域的所计算的能量水平来确定电弧故障事件的存在或不存在的投票策略，其以表形式示出。在该示例中，使用跳频序列来监测五个频率区域(例如，m＝5)。这五个频率区域包括2个有噪声频带(例如，具有噪声(诸如plc载波频带)的频带)和3个安静频带(例如，没有噪声(诸如plc载波频带)的频带)。当满足预定义条件时，例如，如表中所示，四个或更多个频率区域(或特定区域的组合)具有反映信号成分存在的能量水平时，则检测到电弧故障事件。投票策略表是作为预定义条件的一个示例提供的。频率区域/能量水平的其他组合，例如，表中的既没有被识别为arc也没有被识别为无arc的、噪声和安静频带的那些组合也可以反映电弧放电特征，并因此反映电弧故障事件。

还应该理解，本文公开和教导的示例性实施例易于进行许多和各种修改并且具有替代形式。因此，单数术语的使用，例如但不限于“一”等，并不旨在限制项目的数量。此外，本文使用的各种组件、功能、阈值、掩码和其他元素的命名约定被提供作为示例，并且可以被给予不同的名称或标签。

应当理解，结合所公开的实施例的各方面的实际的、真实的商业应用的开发将需要许多实施特定的决定来实现开发者对于商业实施例的最终目标。这种实施特定的决定可以包括并且可能不限于符合系统相关的、商业相关的、政府相关的和其他的约束，这些约束可以根据特定的实施、位置和时间而变化。虽然开发者的努力在绝对意义上可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的本领域技术人员来说，这种努力仍然是常规的任务。

使用本文提供的描述，通过使用标准编程和/或工程技术来产生编程软件、固件、硬件或其任意组合，示例实施例可以被实施为机器、过程或制品。

具有计算机可读程序代码的任何(多个)最终程序可以体现在一个或多个计算机可用介质上，例如常驻存储设备、智能卡或其他可移动存储设备或传输设备，从而制造根据实施例的计算机程序产品或制品。因而，本文使用的术语“制品”和“计算机程序产品”旨在包括永久或临时存在于任何计算机可用介质或传输这种程序的任何传输介质中的计算机程序。

本文描述的(多个)处理器或(多个)控制器可以是处理系统，其可以包括一个或多个处理器，例如cpu、gpu、控制器、fpga(场可编程门阵列)、asic(专用集成电路)或其他专用电路或其他处理单元，其控制本文描述的设备或系统的操作。存储器/存储设备可以包括但不限于磁盘、固态驱动器、光盘、可移动存储设备(例如，智能卡、sim、wim)、半导体存储器(例如ram、rom、proms)等。传输介质或通信介质或网络包括但不限于经由无线通信(例如，射频(rf)通信、蓝牙、wi-fi、li-fi等)，互联网、内联网、基于电话/调制解调器的网络通信、硬连线/有线通信网络、卫星通信以及其他固定或移动网络系统/通信链路的传输。

此外，本文所述的电弧故障检测特征和功能可以在断路器中实施，或者跨越单独的(多个)组件或(多个)模块实施，这些组件或模块可以与断路器或其他电力中断设备通信和相互作用，以促进在检测到电弧故障事件时中断电路的电力线上的电力(例如，电流或电压)。例如，如本文所述，在预定义时段(例如，半周期)内执行的信号采样处理可以在相同的处理器或控制器中实施，或者在单独的处理器(例如，也可以包括模拟前端的组件的单独的asic或fpga)中实施。

此外，预定义时间段可以是基频的半周期、基频的全周期或任意数量的半周期。频率区域的数量m和序列的重复次数n可以被选择，以在选定的预定义时间段内获得合适数量的能量测量值样本，反之亦然。

虽然已经显示和描述了本公开的特定实施例和应用，但是应当理解，本公开不限于这里公开的精确构造和组成，并且在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的情况下，各种修改、改变和变化可以从前述描述中显而易见。