[發明專利]用于檢測交流電壓電網中的干擾電弧事件的方法和裝置

無效

• 申請號: 201110422944.4
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102539997A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: A.許貝爾;J-M.馬特爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R19/00;H02H3/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;李家麟

技術領域

本發明涉及一種用于通過獲取交流電壓電網中的當前噪聲功率來檢測交流電壓電網中的干擾電弧事件的方法。此外本發明涉及一種用于檢測干擾電弧事件的相應裝置。干擾電弧事件可以是一個或多個干擾電弧。

背景技術

在諸如家用布線系統的布線系統中，在導線或其絕緣物存在缺陷或者所連接的設備不再正常時可能產生干擾電弧。為了在出現干擾電弧時盡可能迅速中斷回路，在該布線系統中采用保護開關。

抗干擾電弧的保護開關也稱為AFDD（Arc?Fault?Detection?Device，電弧故障檢測設備）。這種類型的保護開關是借助復雜的算法監視電信號或電信號的回路以便能檢測電布線中的干擾電弧的保護設備。

可以將穩定燃燒的干擾電弧與諸如具有電刷的電動機的所謂干擾性耗電器區分開來的算法例如由文獻US?5729?145?A公開。該文獻中描述的技術抵抗在大約20A時結束的電流范圍中的干擾電弧。有限的保護范圍歸因于電弧故障在最少見的情況下從大約20A的電流開始穩定燃燒。更確切地說，在超過20A的電流范圍中的干擾電弧隨著斷路而更加不可控地出現。但是文獻US?5?729?145?A的測量原理基于借助電流和功率測量檢測在交流系統的兩個過零點之間出現的穩定燃燒的電弧。如果電流和噪聲功率超過預定的閾值，則計數器遞增。如果該計數器超過特定的值，則保護開關觸發。該觸發原理不適用于不穩定的干擾電弧。

用于獲取更高的電流范圍（大于大約50A）中的干擾電弧的技術在專利文獻US?6?031?699?A中描述。相應于該專利文獻中的技術，借助電流的升高的大小來判決保護開關的觸發。因為干擾電弧具有其電流變化過程具有強烈升高的邊緣的特性，但是這也可以在具有高消耗電流的負載的情況下是這樣。因此問題在于，具有通常是標稱電流數倍的高起動電流的耗電器可能引起對保護開關的不期望的觸發，因為該不期望的觸發達到涉及電流的升高和大小的相應閾值。獲取閾值的升高使干擾電弧保護惡化，而減小則帶來更多的誤觸發。由此該系統不能非常可靠地即抵抗干擾電弧又抵抗誤觸發。

發明內容

因此本發明的任務在于能夠更為可靠地檢測尤其是在大約20A至50A的電流范圍中的即使小的穩定燃燒的干擾電弧。

根據本發明，該任務通過一種用于通過以下方式檢測在交流電壓電網中的干擾電弧事件的方法解決，

-在交流電壓電網中獲取當前噪聲功率，

-在交流電壓電網中獲取電流強度變化過程的半波邊緣的斜度，

-在所述邊緣的斜度超過預定的斜度閾值時形成時間上的積分，只要當前的噪聲功率在所述半波期間超過功率閾值，

-在所述積分達到或超過預定的積分閾值時判決存在/曾存在干擾電弧事件。

此外根據本發明提供一種用于檢測在交流電壓電網中的干擾電弧事件的裝置，具有

-功率測量裝置，用于獲取該交流電壓電網中的當前噪聲功率，以及

-電流測量裝置，用于獲取該交流電壓電網中的電流強度變化過程的半波邊緣的斜度，

-積分裝置，用于在所述邊緣的斜度超過預定的斜度閾值時形成時間上的積分，只要當前的噪聲功率在所述半波期間超過功率閾值，以及

-邏輯裝置，用于在所述積分達到或超過預定的積分閾值時判決存在/曾存在干擾電弧事件。

因此，在此按照有利的方式將兩個非常特殊的檢測方法相互組合。一方面沒有電流測量的噪聲功率測量類似于在低電流范圍中的穩定燃燒的干擾電弧的情況，并且另一方面像在檢測高電流范圍中的干擾電弧那樣獲取電流變化過程的邊緣。由此尤其是可以在大約20A和50A之間的電流范圍中進行可靠的干擾電弧檢測。

優選地，在獲取邊緣斜度之前對電流進行整流。由此可以與這是正半波或是負半波無關地更簡單地檢測半波電流的邊緣。

噪聲功率優選地僅在預定的頻率范圍中被獲取。因為為了可靠地進行干擾電弧檢測分析頻譜的一定部分就足以。

同樣有利的還有，如果跟隨所述半波的另一個半波的邊緣斜度同樣大于預定的斜度閾值并且當前的噪聲功率大于預定的功率閾值，則在該另一個半波期間所述在時間上的積分提高。由此在干擾電弧燃燒期間的時間被積分，并且相應的單元被損壞或破壞。

替換的，所述積分還可以在所述半波以及每個后續的半波之后分別被復位到零。由此僅當半波的電弧達到預定的積分值時才進行觸發。