故障電弧的檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種故障電路的檢測(cè)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 用電引起的電氣火災(zāi)逐年上升，已成為引發(fā)火災(zāi)的最主要原因?，F(xiàn)有的過(guò)電流保 護(hù)電器和剩余電流保護(hù)電器不能降低由于電弧故障引起的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)，送類電氣火災(zāi)事 故約占整個(gè)電氣火災(zāi)的30%左右。電弧故障檢測(cè)裝置是一種新穎的電弧故障保護(hù)電器，它 能檢測(cè)電氣線路中的電弧故障，并在引發(fā)電氣火災(zāi)W前切斷電路，有效地防止終端電路的 電弧故障引起的電氣火災(zāi)。電弧故障斷路器彌補(bǔ)了其他保護(hù)裝置的不足，極大地提高了電 氣火災(zāi)的防護(hù)水平。
[0003] -些現(xiàn)有的電弧故障檢測(cè)裝置和方法是利用弧光的強(qiáng)度等物理特征加上實(shí)時(shí)檢 測(cè)的過(guò)電流幅值、過(guò)電流變化率作為故障電弧的識(shí)別特征。送種方法存在如下缺陷。
[0004] 首先，檢測(cè)過(guò)電流幅值或者過(guò)電流變化率導(dǎo)致識(shí)別出電弧的時(shí)間比較晚。同時(shí)，一 些小能量電弧的弧光強(qiáng)度由于太小而無(wú)法識(shí)別。因此無(wú)法在早期階段識(shí)別送些小能量故障 電弧。送些小能量故障電弧會(huì)發(fā)展成大能量故障電弧，從而帶來(lái)較大的損害。因此，總是 希望及早地檢測(cè)到故障電弧的發(fā)生，W便在故障電弧尚不足W損壞斷路器設(shè)備時(shí)及時(shí)地跳 間、滅弧，從而保護(hù)工作人員、電力設(shè)備和電力系統(tǒng)，并延長(zhǎng)電力設(shè)備和電力系統(tǒng)的使用壽 命。同時(shí)，提高電氣火災(zāi)的防護(hù)水平。
[0005] 其次，在正常電氣線路中，會(huì)存在大量正常電弧，例如開關(guān)電器操作產(chǎn)生的電弧、 電動(dòng)機(jī)電刷產(chǎn)生的電弧、弧焊機(jī)產(chǎn)生的電弧、插頭插拔過(guò)程中產(chǎn)生的電弧等。此外，許多電 子設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生類似于故障電弧的電流波形和電壓波形。因此，電弧故障斷路器必需要能 準(zhǔn)確地區(qū)別正常電弧和故障電弧，送樣才能迅速、有效地提供保護(hù)，同時(shí)防止誤動(dòng)作的發(fā) 生，送是電弧故障斷路器的技術(shù)關(guān)鍵。
[0006] 最后，對(duì)于具有ZSI(Zone-SelectiveInterlocking)功能的電力系統(tǒng)而言，及早 地檢測(cè)到故障電弧的發(fā)生更為重要。在使用了具有ZSI功能的電力系統(tǒng)中，斷路器對(duì)應(yīng)不 同級(jí)別的電路，在下游電路內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)應(yīng)該下游電路的斷路器迅速跳間，同時(shí)閉鎖上 游電路，W實(shí)現(xiàn)級(jí)間選擇性的配合。但是，如果不能及早檢測(cè)到故障電弧的發(fā)生，則無(wú)法實(shí) 現(xiàn)提前限流，很可能出現(xiàn)對(duì)兩個(gè)不同級(jí)別的電路同時(shí)進(jìn)行保護(hù)的情況，影響ZSI功能的實(shí) 現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種故障電路的檢測(cè)方法和裝置，能夠在故障電弧出現(xiàn)之前 及時(shí)地預(yù)測(cè)到故障電弧的發(fā)生。
[0008] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種故障電弧的檢測(cè)方法，該方法包括；(a)采樣一電 路的瞬時(shí)電流值；化）利用所述瞬時(shí)電流值預(yù)測(cè)電流峰值，當(dāng)預(yù)測(cè)的電流峰值大于預(yù)定的 闊值時(shí)，確定將要出現(xiàn)第一能量故障電?。缓停–)將所述瞬時(shí)電流值的時(shí)域特征或頻域特 征與該電路故障電弧的電流的基準(zhǔn)時(shí)域特征或頻域特征進(jìn)行比較，當(dāng)所述瞬時(shí)電流的時(shí)域 特征或頻域特征與該電路故障電弧電流的基準(zhǔn)時(shí)域特征或頻域特征的相似度達(dá)到預(yù)定的 范圍時(shí)，確定出現(xiàn)第二能量故障電弧。
[0009] 上述故障電弧的檢測(cè)方法能夠在電流達(dá)到峰值之前，及時(shí)地預(yù)測(cè)故障電弧的發(fā) 生，并能夠區(qū)分不同類型的故障電弧。步驟化）中利用預(yù)測(cè)電流峰值的方式要比步驟（C) 中特征比對(duì)的方式需要的時(shí)間短，因此上述算法能夠較早地通過(guò)預(yù)測(cè)方式檢測(cè)出短路故障 電弧。和現(xiàn)有的實(shí)時(shí)檢測(cè)過(guò)電流幅值、過(guò)電流變化率的方式相比，本發(fā)明實(shí)施例的上述方法 檢測(cè)到故障電弧的時(shí)間更早。由于能夠較早地預(yù)測(cè)故障電弧，所W本發(fā)明能夠減少大電流 故障電弧造成的損害。同時(shí)，本發(fā)明還能夠識(shí)別小電流故障電弧，所W能夠避免小電流故障 電弧發(fā)展成大電流故障電弧。并且通過(guò)區(qū)分短路故障電弧和小電流故障電弧，使得在出現(xiàn) 小電流故障電弧時(shí)能夠避免執(zhí)行滅弧動(dòng)作。
[0010] 優(yōu)選，所述方法還包括；采樣所述電路電弧的物理特征，將采樣的電路電弧的物理 特征與該電路故障電弧的基準(zhǔn)物理特征庫(kù)進(jìn)行比較，當(dāng)采樣的物理特征與該電路故障電弧 的基準(zhǔn)物理特征的相似度達(dá)到預(yù)定的范圍并且在所述步驟化）中確定將要出現(xiàn)第一能量 故障電弧時(shí)，使所述電路上的斷路器和滅弧器動(dòng)作。短路電流不一定會(huì)產(chǎn)生大能量的故障 電弧，上述實(shí)施例將預(yù)測(cè)的峰值電流和電弧的物理特征結(jié)合起來(lái)能夠更加準(zhǔn)確地確定是否 會(huì)發(fā)生大能量的故障電弧。
[0011] 本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例提供一種故障電路的檢測(cè)裝置，該裝置包括：電流采樣 模塊，用于采樣一電路的瞬時(shí)電流值；第一能量故障電弧確定模塊，用于利用所述瞬時(shí)電流 值預(yù)測(cè)電流峰值，當(dāng)預(yù)測(cè)的電流峰值大于預(yù)定的闊值時(shí)，確定將要出現(xiàn)第一能量故障電??； 第二能量故障電弧確定模塊，用于將所述瞬時(shí)電流值的時(shí)域特征或頻域特征與該電路故障 電弧的電流的基準(zhǔn)時(shí)域特征或頻域特征進(jìn)行比較，當(dāng)所述瞬時(shí)電流的時(shí)域特征或頻域特征 與該電路故障電弧電流的基準(zhǔn)時(shí)域特征或頻域特征的相似度達(dá)到預(yù)定的范圍時(shí)，確定出現(xiàn) 第二能量故障電弧。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是應(yīng)用本發(fā)明故障電弧檢測(cè)方法的一種電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種故障電弧的檢測(cè)方法的流程圖；
[0014] 圖3A和3B示出了本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；
[0015] 圖4是應(yīng)用本發(fā)明故障電弧檢測(cè)方法的另外一種電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中故障電路檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，W下舉例對(duì)本發(fā)明實(shí)施 例進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[001引圖1是應(yīng)用本發(fā)明故障電弧檢測(cè)方法的一種電力系統(tǒng)的示意圖。電流從上方流入 該電力系統(tǒng)，從下方流出該電力系統(tǒng)。為下文描述方便，送里將該電力系統(tǒng)上游的支路稱為 電路1，下游的兩個(gè)支路分別稱為電路2和電路3。送里所謂的"上游"和"下游"是相對(duì)于 電流的方向而言的。電路1、電路2、電路3上均設(shè)置有用于斷開或者閉合該電路的斷路器 1和檢測(cè)該電路瞬時(shí)電流的電流傳感器2。斷路器1可為空氣斷路器（ACB)、塑殼斷路器等 低壓斷路器（MCCB)和微型斷路器（MCB)等。電流傳感器2可W為空芯電流互感器，鐵芯電 流互感器或者霍爾電流傳感器，其可W安裝在各個(gè)斷路器1上。該電力系統(tǒng)還設(shè)有滅弧裝 置3,其為能夠在發(fā)生故障電弧時(shí)快速滅弧的任何裝置，例如可W為能夠產(chǎn)生金屬短路的滅 弧裝置。當(dāng)滅弧裝置3接收到某個(gè)電路上發(fā)送的滅弧指令時(shí)，其會(huì)動(dòng)作。
[0019] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種故障電弧的檢測(cè)方法的流程圖。該故障電弧的檢測(cè)方 法包括如下步驟；步驟（a),采樣一電路的瞬時(shí)電流值；步驟化），利用所述瞬時(shí)電流值預(yù)測(cè) 電流峰值，當(dāng)預(yù)測(cè)的電流峰值大于預(yù)定的闊值時(shí)，確定將要出現(xiàn)第一能量故障電弧，送里第 一能量故障電弧為短路故障導(dǎo)致的大能量故障電?。缓筒襟E（C)，將所述瞬時(shí)電流值的時(shí) 域特征或頻域特征與該電路故障電弧的電流的基準(zhǔn)時(shí)域特征或頻域特征進(jìn)行比較，當(dāng)瞬時(shí) 電流的時(shí)域特征或頻域特征與該電路故障電弧電流的基準(zhǔn)時(shí)域特征或頻域特征的相似度 達(dá)到預(yù)定的范圍時(shí)，確定出現(xiàn)第二能量故障電弧。
[0020] 送里需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，步驟化）和（C)的執(zhí)行順序可W調(diào)換，即可W先 執(zhí)行步驟化），