[發明專利]電弧檢測方法及其設備

有效

• 申請號: 200980162855.1
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN102959410A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 付俊華
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司;施耐德電氣能源英國有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H02H3/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡林嶺

技術領域

本發明涉及電弧保護，尤其涉及電弧檢測方法及其設備。

背景技術

當兩個導體之間的電壓差異大到足以擊穿隔離兩者的氣體時，電弧發生。

電弧產生大量熱量，會導致設備的損壞以及引火，更嚴重的是對工作者造成傷害。因此，希望能夠監控設備的電弧發生，并能夠迅速關閉故障區域，以熄滅電弧。

這對于電弧檢測技術而言至關重要。如果電弧能夠被快速檢測到，則保護系統可隔離故障設備、切斷電源，從而防止對設備自身以及鄰近設備的進一步損壞，更重要的是，降低對工作者的傷害幾率。然而，如果電源無法在100ms左右被切斷，則將產生弧光的危險。

傳統的電弧保護繼電器，例如由ABB有限公司提供的REA101、由VAMP有限公司提供的VAMP211，采用絕對值準則來確定電弧的發生。如果檢測到的光信號電壓超過一預定閾值，則該光被確定為電弧。由于環境光的干擾，無法精確選擇用于電弧檢測的閾值。如果該閾值太大，則該設備會漏檢弧光，而如果該閾值太小，則環境光會被誤檢測為弧光。常規上，這種閾值選得高，而且不可調節，這會導致電弧檢測不準確。為了克服缺陷，電弧保護繼電器的一些供應商采用了可調節精度的按鈕以適應不同的環境光。然而，采用這種精度按鈕有兩個主要的缺點。首先，它在安裝時會存在困難和不確定的問題。對于想將保護繼電器結合到其設備的買家來說，選擇正確精度值并不簡單，且如果客戶選擇了不合適的精度，則會給客戶帶來風險。其次，也確實無法選擇完美的精度值。環境是不確定的而且可能不斷改變。如果選擇了一個確定的閾值，則該閾值會給正在使用的設備帶來限制，這對用戶而言是無法接受的。

名稱為“電弧繼電器”的國際專利申請（公布號WO?88/08217）介紹了電弧繼電器并描述了使用光纖來檢測繼電器以及相關聯的電子裝置的電弧產生。尤其相關的是，該國際申請詳細描述了使用環形、無包層光纖作為檢測器。然而，該國際專利申請仍然使用光的絕對值來作為電弧檢測的準則。

因此，本發明主要涉及的是一種能夠改善電弧檢測精度的改進的電弧檢測方法及其設備。

發明內容

此處所描述的是一種特別地能允許電弧繼電器來精確地、瞬時地檢測弧光，并使該電弧繼電器方便地集成到電子設備的技術。另外，這種電弧繼電器還可以使安裝以及運行環境變得簡單。

在本發明的一個方面中，根據本發明的一個實施例，提供了用于檢測信號斜率的斜率檢測設備。該斜率檢測設備包括延時模塊，用于將表示光強度的信號延遲一預定時間段，并輸出延時的信號；減法模塊，用于從表示光強度的信號中減去一預定閾值并輸出做減法后的信號；以及比較器，用于比較延時的信號和做減法后的信號，并當該作減法后的信號在該預定時間段內超出延時的信號時，輸出表示檢測到電弧的信號。如果做減法后的信號在該預定時間段內沒有超過該延時的信號，則該比較器不輸出信號。

在本發明的另一個方面中，根據本發明的一個實施例，提供了一種電弧檢測設備。該電弧檢測設備包括斜率準則模塊，用于確定表示光強度的信號的變化率是否超出了第一預定閾值；以及絕對值準則模塊，用于確定該信號的幅值是否超出了第二預定閾值。一旦信號的變化率超出了第一預定閾值，且信號的幅值超過第二預定閾值，則該電弧檢測設備輸出表示弧光發生的信號。在一個實施例中，該斜率準則模塊可包括一階延時模塊、減法模塊和比較器。

在本發明的另一個方面中，根據本發明的一個實施例，提供了一種電弧檢測系統。該電弧檢測系統包括光采集器，用于采集光；光轉換器，耦合至光采集器，用于將采集到的光轉換成電信號；電弧檢測設備，耦合至光轉換器，用于檢測電弧的發生。該電弧檢測設備包括斜率準則模塊，用于確定表示光強度的信號的變化率是否超出了第一預定閾值；以及絕對值準則模塊，用于確定該信號的幅值是否超出了第二預定閾值。一旦信號的變化率超出第一預定閾值，且信號的幅值超出第二預定閾值，則該電弧檢測設備輸出表示弧光發生的信號。在一個實施例中，該斜率準則模塊可包括一階延時模塊、減法模塊和比較器。