电弧闪光检测方法与流程

本公开涉及配电电路上的故障检测，更具体地，涉及用于电路保护设备的检测电弧闪光故障的方法和系统。

背景技术：

1、配电系统通常采用电路保护设备，例如断路器。断路器可能包含手动能量减少维护系统(erms)功能或电弧闪光减少维护系统(arms)功能，以最大限度地缩短故障和脱扣之间的时间，当合格的电气人员在带电装备附近执行维护或修理工作时，这有助于降低受伤风险。例如，erms和arms功能可以减少维护模式下的保护设定，以便在发生电弧故障时断路器可以更快地脱扣。然而，具有erms和arms功能的现有断路器需要手动操作开关或旋钮来开启维护模式，并关闭该维护功能以返回正常操作模式，以避免潜在的有害脱扣。

技术实现思路

1、根据实施例，提供了一种方法和系统来控制断路器的操作，以分别将电源连接到电路或从电路断开电源。该方法和系统包括：使用至少一个近场射频(rf)传感器监控断路器的电触头处或周围的近场rf信号；使用至少一个远场rf传感器监控远离断路器触头的远场rf信号；使用至少一个传感器监控电路上电流随时间的变化率；基于所监控的近场rf信号、所监控的远场rf信号和所监控的电流变化率来检测电路上的电弧故障；以及响应于电弧故障的检测，在断路器上执行脱扣操作以将电源从电路断开。

2、在各种实施例中，至少一个近场传感器可以包括用于断路器的每个极的近场rf传感器，该断路器包括多极断路器或用于多相电源的断路器。

3、在各种实施例中，在该方法和系统中，可以响应于(1)经由远场rf传感器检测到高初始rf信号脉冲和持续低电平rf信号，(2)经由近场rf传感器没有检测到rf信号，以及(3)检测到电流随时间的变化率满足或超过脱扣阈值而启动脱扣操作。

4、在各种实施例中，断路器可以是上游断路器，并且电路可以包括至少一个分支电路，分支电路具有位于上游断路器下游的分支断路器。该方法和系统还可以包括：接收至少一个分支断路器正在脱扣或切换的信息；以及响应于接收到的信息禁止上游断路器的脱扣操作。例如，禁止功能可以用于向上游断路器发出信号，表明下游断路器正在切换(脱扣)过程中，可能是故障(非内部电弧故障)或稳态电流下的简单断开操作。这种断开动作可能会在远场线圈上产生rf信号，该信号可能被错误地解释为内部电弧故障。

5、在各种实施例中，断路器可以是上游或馈线断路器，并且电路可以包括多个分支电路，每个分支电路具有位于上游或馈线断路器下游的分支断路器。该方法和系统还可以包括：接收多个分支断路器中的一个或多个正在脱扣或切换的信息；以及响应于接收到的信息禁止上游或馈线断路器的脱扣操作。例如，禁止功能可用于向馈线断路器发出信号，表明另一个断路器正在切换(脱扣)过程中，可能是故障(非内部电弧故障)或稳态电流下的简单断开操作。这种断开动作可能会在远场线圈上产生rf信号，该信号可能会被错误地解释为内部电弧故障。

6、在各种实施例中，近场和远场rf传感器可以被调谐到包括10到30mhz带宽或其附近的频率范围。监控的近场和远场rf信号可用于监控开关装置外壳内电路的电气状况。例如，近场传感器可以被设计成仅响应于磁场，在近场线圈和断路器导体之间感应耦合，尤其是在触头附近。与近场传感器相比，远场传感器可以被设计成测量来自更远距离的源的rf辐射。辐射衰减率可以对于远场是距离的平方反比，而对于近场是距离的立方反比。因此，远场可以对开关装置中的所有rf信号敏感，而近场传感器可以例如仅对断路器导体附近的rf信号敏感，尤其是当传感器放置在触头附近时对触头敏感。

7、在各种实施例中，包括断路器的快速脱扣操作的脱扣操作可以通过响应于电弧故障的检测经由快速脱扣螺线管直接脱扣断路器的断路器机构来实现。此外，该方法和系统还可以包括：从至少一个下游或附近的断路器接收指示下游断路器正在脱扣或切换的禁止信号；以及禁止断路器的快速脱扣操作，同时使断路器能够根据至少一个预定义脱扣曲线以正常脱扣操作模式操作。

技术特征：

1.一种控制断路器操作的方法，所述断路器用于分别将电源连接到电路或从电路断开电源，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个近场传感器包括用于断路器的每个极的近场rf传感器，所述断路器包括多极断路器或用于多相电源的断路器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制响应于(1)经由所述远场rf传感器检测到高初始rf信号脉冲和持续低电平rf信号，(2)经由所述近场rf传感器没有检测到rf信号，以及(3)检测到电流随时间的变化率满足或超过脱扣阈值而启动脱扣操作。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述断路器包括上游断路器，并且所述电路包括具有位于所述上游断路器下游的分支断路器的至少一个分支电路，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述断路器包括上游或馈线断路器，并且所述电路包括多个分支电路，每个分支电路具有位于所述上游或馈线断路器下游的分支断路器，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述近场rf传感器和所述远场rf传感器被调谐到包括10至30mhz带宽或其附近的频率范围。

7.根据权利要求1所述的方法，其中监控的近场rf信号和远场rf信号用于监控开关装置外壳内的电路上的电气状况。

8.根据权利要求1所述的方法，其中响应于检测到电弧故障，通过经由快速脱扣螺线管直接脱扣所述断路器的断路器机构，所述执行实施脱扣操作，包括所述断路器的快速脱扣操作。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

10.一种用于分别将电源连接到电路或从电路断开电源的断路器，包括：

11.根据权利要求10所述的断路器，其中所述至少一个近场传感器包括用于断路器的每个极的近场rf传感器，所述断路器包括多极断路器或用于多相电源的断路器。

12.根据权利要求1所述的断路器，其中所述至少一个处理器响应于(1)经由所述远场rf传感器检测到高初始rf信号脉冲和持续的低电平rf信号，(2)经由所述近场rf传感器没有检测到rf信号，以及(3)检测到电流随时间的变化率满足或超过脱扣阈值，启动脱扣操作的实施。

13.根据权利要求10所述的断路器，其中所述断路器包括上游断路器，并且所述电路包括至少一个分支电路，所述分支电路具有位于所述上游断路器下游的分支断路器，所述至少一个处理器进一步配置为：

14.根据权利要求10所述的断路器，其中所述断路器包括上游或馈线断路器，并且所述电路包括多个分支电路，每个分支电路具有位于所述上游或馈线断路器下游的分支断路器，所述至少一个处理器进一步配置为：

15.根据权利要求10所述的断路器，其中所述近场rf传感器和所述远场rf传感器被调谐到包括10至30mhz带宽或其附近的频率范围。

16.根据权利要求10所述的断路器，其中监控的近场rf信号和远场rf信号用于监控开关装置外壳内的电路上的电气状况。

17.根据权利要求10所述的断路器，其中所述至少一个处理器配置为响应于检测到电弧故障，通过经由快速脱扣螺线管直接脱扣所述断路器的断路器机构，来实施脱扣操作，所述脱扣操作包括断路器的快速脱扣操作。

18.根据权利要求17所述的断路器，其中所述至少一个处理器进一步配置为：

19.一种存储计算机代码的非有形计算机可读介质，当由至少一个处理器执行时，所述计算机代码实现控制断路器操作的过程，所述过程包括：

技术总结提供一种控制断路器操作的方法和系统。在该方法和系统中，使用至少一个近场射频(RF)传感器在断路器的电触头处或其周围监控近场RF信号，并且使用至少一个远场RF传感器监控远离断路器触头的远场RF信号。还使用至少一个传感器在电路上监控电流随时间的变化率。基于监控的近场RF信号、监控的远场RF信号和监控的电流变化率来检测电路上的电弧故障。响应于电弧故障的检测，在断路器上执行脱扣操作以将电源从电路断开。技术研发人员：J·J·谢受保护的技术使用者：施耐德电气美国股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5