[發明專利]用于檢測電氣系統中的串聯電弧的方法和系統

無效

• 申請號: 200710160839.1
• 申請日: 2007-12-27
• 公開（公告）號: CN101210948A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: H·小馬森;嚴衛中;胡曉;K·尤恩西;周穎能
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/02;G01R31/327
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝;廖凌玲

技術領域

本發明涉及電氣系統。更特別地，本發明涉及用于檢測交流(AC)電氣系統中的串聯電弧的方法和系統。

背景技術

住宅、商業和工業應用中的電氣系統通常包括用于接收來自公用電源的電能的配電盤。電能通過配電盤送往一個或多個斷流器，例如但不限于斷路器、跳閘裝置等。

每個斷流器將電能分配給指定支路，其中每個支路給一個或多個負載提供電能。斷流器配置為在支路中的某些電能情況達到預定設定點時中斷提供給該特定支路的電能。

例如，一些斷流器會由于接地故障中斷電能，它們通常稱作接地故障斷流器(GFCI)。當失調電流在線路導體和中性導體之間流動時發生接地故障情況，其可能起因于向地面漏泄電流或發生閃絡故障(arcingfault)。

其它斷流器會由于閃絡故障中斷電能，它們通常稱作電弧故障斷流器(AFCI)。閃絡故障通常定義為兩種主要類型，串聯電弧和并聯電弧。例如在電流橫穿單個導體中的間隙時會產生串聯電弧。例如在電流經過兩個導體之間時會產生并聯電弧。

令人遺憾的是，閃絡故障可能不會導致傳統的電路斷流器跳閘。這在處理串聯電弧時尤為實際。串聯電弧可能造成住宅和商業建筑內的火災。這種可能性由于住宅老化而增加。

因此，本發明已經確定對檢測交流電氣系統中的串聯電弧的方法存在長期的需要，該方法克服、減輕和/或緩解現有系統中的一個或多個上述和其它有害影響。

發明內容

本發明提供了檢測交流電氣系統中的串聯電弧的方法。該方法是以圖形識別為基礎的方法，包括使來自于電氣系統中的導體的原始電流信號通過一個或多個濾波器以提供濾過信號；從濾過信號中提取一個或多個特征；和將所述特征分類以確定是否出現串聯電弧。

本發明還提供了用于檢測交流電氣系統中的串聯電弧的方法，其包括將自于電氣系統中的導體的原始電流信號輸入到一個或多個濾波器中以提供濾過信號；從濾過信號中提取多個特征；和使所述特征與表示串聯電弧的已知特征進行比較。

通過下面的詳細說明、附圖和所附權利要求，本發明的普通技術人員將認識和理解本發明的上述及其它特征和優點。

附圖說明

圖1是根據本發明的用于檢測串聯電弧的方法的示例性實施例的框圖；

圖2是根據本發明的數據特征提取步驟的示例性實施例的圖解說明；

圖3-5是在特征提取步驟的第一示例性實施例中比較所用提取數據的一個或多個周期的圖表；

圖6-8圖解說明了在特征提取步驟的第二示例性實施例中比較所用提取數據的多個周期的圖表；和

圖9圖解說明了根據本發明的用于檢測串聯電弧的系統。

具體實施方式

參見附圖，特別是圖1和2，顯示了根據本發明的用于檢測串聯電弧的方法，其通常以參考數字10表示。方法10利用圖形識別方法，從經過斷流器的檢測電流中提取多個特征，并且確定哪個特征或特征子集可用于檢測串聯電弧事件。在一些實施例中，方法10可以確定被測串聯電弧事件的原因(例如，壓縮機電弧(compressor?arc))。

因此，方法10提供了有助于使表示正常和有害情況的電流信號圖形與表示串聯電弧情況的電流信號圖形加以識別和區分的工具。因此，方法10使用數據驅動方法檢測交流電氣系統中的串聯電弧。

方法10包括使用數據庫12。數據庫12包括例如但不限于由交流電氣系統中的多種情況測量的大量原始信號(y1)。在示例性實施例中，原始信號(y1)以已知方式通過斷流器的雙金屬進行測量。因此，原始信號(y1)包括與雙金屬串聯的導體上的線路電流。

數據庫12包括來自于串并聯電弧負載14、有害負載16和正常負載18的情況的原始信號(y1)，其中有害負載16包括來自于表示突入信號的一個或多個情況的原始信號(y1)。

方法10將來自于數據庫12的原始信號(y1)輸入到特征提取步驟20中。特征提取步驟20，如圖2所示，使原始信號(y1)流通或調整經過一個或多個濾波器22(只顯示了一個)以提供濾過信號y2。在圖示實施例中，濾波器22顯示為高通濾波器。當如，本發明考慮特征提取步驟20使原始信號(y1)調整通過其它濾波器，例如但不限于高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器及其任意組合以產生希望的濾過信號y2。在一些實施例中，特征提取步驟20可以包括一個或多個信號處理算法，以例如濾出界外值信號和/或異常信號。