CN1976152A - 电弧故障检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电弧故障检测器，其作为一种独立的装置，或者与如接地故障断续器(GFCI)的电路中断装置相结合，保护不受潜在危险的电弧故障情况的影响。该装置采用线路侧或负载侧串联连接的具有空心或磁芯的电感，以产生导体中电弧电流的导数di/dt信号。该导数信号被馈送到电弧故障检测器，其中，对于电弧放电的存在而对其分析。该装置在配电网络的多个导体的每一个上可以具有串联连接的电感器，用于相电弧/中性电弧或者多相电弧的检测。

Description

电弧故障检测器

本申请为2003年12月22日申请的、序列号为10/743,248的专利申请的部分继续申请并且要求享有其专利申请日的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于电弧故障检测的设备，尤其涉及一种独立的电弧故障检测器和结合电路断续器装置的电弧故障检测器。

背景技术

电路断路器、保险丝和接地故障电路断续器(GFCI)是为用于保护人身和财产免受危险的电故障的常用装置。没有被这些保护装置检测到的电故障引起的财产损失和灾难仍然在发生。一种典型的没有被检测到的这种类型的电故障是电弧故障。电弧因其中含有的高温而潜藏着危险。因而，主要在起火的初始阶段，它们极有可能造成破坏。然而，电弧只有在对地产生了足够的电流泄漏时才触发GFCI。另外，电弧只有在流过电弧的电流超过断路器的热/磁机构的触发参数时才触发断路器。因此，为了检测和中断电弧，需要另一种类型的保护装置。其输出用于触发电路中断机构的电弧检测器被称为电弧故障电路断续器(AFCI)。

电弧产生的原因很多，例如：老化或者磨损的绝缘体和配线；因过度使用、过大电流或者闪电冲击引起的机械或电压力；松动的连接；以及绝缘体和配线的机械损坏。在住宅和商用建筑中会发生两种电弧：触点电弧和线电弧。触点或串电弧出现在与负载串联的两个触点之间。因此，负载控制电弧中流过的电流。线电弧或并联电弧出现在电路的两个导体之间或者是导体和地之间。这样的情况下，电弧与任意一个当前的负载并行，并且电源阻抗提供了对电弧中流过的电流的唯一限制。

图1描述了触点电弧的一个例子。包含电缆110的导体114、116由绝缘体112包裹着并被彼此分离。导体114的一部分断开，在导体114中产生一系列间隙118。在某些条件下，电弧将会跨越这些间隙发生，并产生大量的局部热。因电弧产生的热可能足以毁坏并炭化靠近电弧119的绝缘体。如果允许电弧继续，则产生的热量足以引起燃烧。

图2示出了描述了一个线电弧的例子的示意图。电缆120包括被外部绝缘体122覆盖且通过内部绝缘体128分离的电导体124、126。位于121处的内部绝缘体的退化或者毁坏可以引起在两个导体134和126之间出现线故障电弧123。内部绝缘体可能已经因之前的闪电对配线***的冲击而被炭化，或者因为诸如金属椅子腿切入延长软线这样的机械作用而已经被割断。

电弧导致的潜在毁坏性结果广为人知，现有技术中也已经开发了很多检测电弧的方法。大部分的现有技术都涉及检测因电弧而产生在交流线路上的高频信号。

电弧检测领域中存在大量的现有技术。其中一些现有技术涉及专门的电弧的例子。例如授予Renn等人的专利号为4,376,243的美国专利教授了一种在直流(DC)电流下工作的装置。授予Rivera的专利号为4,658,322的美国专利教授了在封闭的电子设备单元内检测电弧的装置。授予Nebon的专利号为4,878,144的美国专利教授了用来检测因电路断路器触点之间的电弧而产生的光的装置。

此外，有很多涉及检测交流(AC)输电线上的电弧的专利，它们公开了多种检测高频电弧信号的方法。例如，授予Beihoff等人的专利号为5,185,684和5,206,596的美国专利使用了一种复杂的检测手段，其分别检测配线周围产生的电场和磁场。授予Dollar的专利号为5,590,012的美国专利教授了测量在线路中放置的电感器周围的封闭路径中的高频电流，该电感器可以是断路器的磁触发机构。在另一个由Dollar提出的检测电路中，高频电压信号通过一个与负载并行放置的高通滤波器从线路中被提取出来。

可以从现有技术中找到多种方法用来验证电弧放电并将其从其他噪声源中区分出来。多数现有技术都涉及了复杂的信号处理和分析。授予Ragsdale的专利号为5,280,404的美国专利教授了通过将电弧放电信号转换为脉冲并计数该脉冲而搜索串联电弧放电。

此外，一些专利通过取被检测信号的一阶导数或二阶导数来检测电弧放电，例如，授予Mackenzie等人的专利号为5,224,006的美国专利和授予Beihoff等人的专利号为5,185,684和5,206,596的美国专利都公开了这样的装置。

Blades使用了很多如专利号为5,223,795、5,432,455和5,434,509的美国专利所公开的那样的方法来检测电弧。Blades的装置是基于所检测到的高频噪声在交流(AC)线路的每一个过零点即半个周期都包括间隙的事实。为了从其它噪声源中区分出电弧放电，Blades的装置测量被检测的高频信号的随机性和/或宽带特征，专利号为5,434,509的美国专利所教授的装置使用电弧信号的快速上升边缘作为一个检测标准，并检测与断续的电弧相关的短高频突发。

授予Zuercher等人的专利号为5,561,505的美国专利公开了一种通过感测交流(AC)线路电流中的周期之间变化来检测电弧放电的方法。在交流(AC)周期中的同一点处所取的样本的差值然后被处理，以确定是否出现电弧放电。

导体上电弧放电的一个特征是高频信号的出现，它不同于导体本要承载的电流的频率(通常为60周期)。每当跨越电弧的电压降低到一个足以维持电弧的值以下时，交变电压产生的电弧放电就会熄灭，并且每当跨越电弧的电压超过电弧的最小点燃电压时该电脑就会重新点燃。点燃电压基本上与电弧必须跨越的物理间隙的尺寸成比例。

熄灭电压通常低于点燃电压。当电弧间隙非常大时，电弧将断断续续且不稳定，并且会自己熄灭，并且当条件允许时重新点燃。当间隙变得较小时，电弧就会变得更稳固持久，最后自己维持。当间隙变得更小时，电弧就会通过完成电流的路径而自己熄灭。当电弧传导发生时，在导体上产生高频信号。

很多已经开发出来的检测建筑物中电弧放电的***通过监视出现在导体上的高频信号来实现电弧的检测。一种检测电弧放电的这样的方法是借助能够检测导体上信号导数的电弧检测器。典型地，这样的电弧检测器使用例如电流变换器产生一些信号，这些信号代表正在被监视的配线上的高频信号。电流变换器增加了电弧故障检测器的生产成本和因元器件的尺寸所造成的包装上的困难，此外，电流变换器还有受限的高频响应和较差的信噪比。

因此，需要提供改进的信噪比和改进高频响应的电弧故障检测器，那样会在建造上相对经济，并且尺寸上相对较小。

发明内容

本发明的电弧故障检测器既能作为一个单独的电弧故障电路断续器(AFCI)，也可与一个接地故障电路断续器(GFCI)相结合来工作，用于当电弧被检测到时中断电流流向负载。被称作为电弧故障电路断续器/接地故障电路断续器(AFCI/GFCI)的组合装置能够通过向标准的GFCI添加电弧检测电路来实现，AFCI/GFCI装置是电弧故障和接地故障检测器的组合，它能够中断电路并由此防止危险的电弧放电和接地故障情况对人员和财产的伤害。术语“电路中断装置”定义为任何用于中断电流流向负载的电子装置，并且包括、但不限于如接地故障电路断续器(GFCI)、浸渍式检测电路断续器(IDCI)或者电器漏电电路断续器(ALCI)这样的装置。

这里公开的电弧检测器中，为了检测如线对线之间、线对地之间、线对中性之间这样的电弧放电或接触电弧放电，一个至少与相导体或者中性导体串行连接的电感器监视着该至少一个导体中的电流。来自该电感器的信号是被监视电流的导数(di/dt)并被馈送给电弧检测电路，该电弧检测电路包括一个带有衰减的峰值检测器、一个微控制器和一个电路断续器。串联电感器不同于具有部分环或者弯曲100度或者完全环的配线和空心或磁材料的芯，用于生成流过导体的电流的导数信号，即di/dt信号。

本发明能够检测线上和/或装置负载侧的电弧故障。一旦进行了处理，感测到的di/dt信号的峰值幅度被引导至微控制器，该微控制器对于该信号关于电弧特征的存在进行分析。当确认能表明在导体中存在电弧放电的信号时，触发信号产生，并馈送给用于中断电能流向负载的中断机构。

微控制器电路能够放置在它自己的芯片上或者放置在典型地用于目前的GFCI的芯片上。当单独的芯片用于电弧检测和接地故障保护时，它能够由用于给GFCI供电的同一个电源供电，此外该电源还给如当故障发生时中断电流流向负载的机构这样的GFCI的其它元器件供电。这种组合方法导致由于诸如脱扣继电器和机械触点闭合机构的GFCI装置的机械部分现在发挥双重用途，因此生产成本降低。

附图说明

从下面详细的描述、所附权利要求和附图中，本发明其它方面、特征和优点将变得更加清楚，其中相同的元件具有相同的附图标记。

图1说明了在承载电流的导体中触点电弧放电的例子；

图2说明了在两个承载电流的导体之间线电弧的例子；

图3是根据本发明原理的电弧检测***框图；

图4是根据本发明原理的电弧检测***的第二实施例的框图；

图5是本发明的电弧检测电路的电路图；

图6是彼此垂直放置在电路板上的串联电感器和微控制器的侧视图；

图7是彼此垂直放置在电路板上的串联电感器和微控制器的顶视图；

图8是与接地故障检测器结合的电弧检测电路的第二实施例的电路图。

具体实施方式

参考图3，公开了一种电弧检测电路，其被配置用于检测如中性对地、线对地、线对中性和/或触点电弧放电这样的电弧放电。电弧检测基于使用一个串联电感器来监视电流，以检测在至少一个如图3和图4所示的交变电流电子电路的导体中是否发生电弧。用于监视电弧的电路包括耦合到端子12和16的电流源(没有示出)。电感器20通常是与导线18同一规格的配线，其与导线18串联耦合。串联连接的电感器20的电感可由配线构成，该配线具有与由弯曲成15度的导线所形成的一样小的电感，直到100匝或更多匝数的弯曲成360度的导线所形成的一样大的电感，并且具有空心芯或者磁芯。串联连接的电感器20的电感部分依赖于用于操作电弧检测器电路24所需的电势的大小。我们发现，存在电弧时，一个典型的具有大约四个完整的匝并且每匝直径为1.8厘米的串联电感器提供大约5伏的电压，而不在电路上增加任何有效的串联电阻。如果需要，一个钳位电路22能够并联耦合到电感器20，以限制将出现在电感器20两端的最大电压。跨越串联电感器上游的相导体14和中性导体18连接的电源15提供操作电路的各种元件所需的低压电源。由电源15供电的电弧检测电路24被连接以从串联电感器20接收在导体34上提供的di/dt电势。更具体的，电弧检测电路24被耦合，以从电感器20接收中性导体18中的电流的di/dt信号，并分析它以确定电弧放电是否存在。当确定电弧放电发生时，触发信号由电弧检测器电路24中适当的控制电路产生，并被加到导体26上送给电路断续器28。从而，当电弧检测器电路24基于串联连接的电流感测电感器20产生的信号而检测到电弧发生时，触发信号被加到电路断续器28上，该电路断续器28断开到负载的电源。

此外，触发信号能够馈送给如发光二极管(LED)这样的通告设备、照明器这样的光发射装置、喇叭或报警器这样的音频装置、图形或文本数字显示器等，以指示电弧的发生。

参考图4，示出了和图3相似的电路，并增加了与相导体串联连接的第二电感器以及与该电感器并联连接的用以限制其两端最大电压的钳位电路。可能与电感器20相同或不同规格配线的电感器30串联连接到相导体14。串联连接的电感器30可由配线构成，该配线具有和由弯曲成15度的导线所形成的一样小的电感，直到100匝或更多匝数的弯曲成360度的导线所形成的一样大的电感，并且具有空心芯或者磁芯。当串联电感器包括一个弯曲成15度的导体或者完整匝的一部分时，弯曲成15度的导体或者完整匝的一部分的直径可能或多或少，大约在3/4到3/2厘米。电感器30(和电感器20)的实际电感主要由操作电弧检测器电路24所需的输出电势大小确定，但同时要使附加到导体上的阻抗最小。

并且，电感器20、30可以具有相同的或不同的电感值。因此，根据电路的需求，电感器20的电感可以小于、等于或者大于电感器30的电感。

电弧检测器电路24从串联电感器30接收在导体35上提供的di/dt电势并且从电感器30接收相导体14中电流的di/dt信号。电弧检测器电路24能够分析di/dt信号，以确定是否存在电弧放电。在这种双电感器实施例中，每当在导体34或35上任一个信号波形中检测到电弧放电时，电弧检测器24就在导体26上产生触发信号。

钳位电路32能够并联耦合到电感器30，以限制电感器30两端的最大电压。此外，为了最小化电感器、微控制器和电路板上电子器件相互之间的不希望的耦合效应，电感器、微控制器和电路板可以如图6(侧视图)和图7(顶视图)所示那样地正交放置。

在本发明的另一个实施例中，图3的串联电感器20在相导体14中，接地用作返回电流路径。在本发明的又一个实施例中，图3的串联电感器20在相导体14中，中性导体用作返回电流路径。在再另一个实施例中，串联电感器是变换器的至少一个绕组。

参考图5，示出了图4所示实施例的电路图。电感器20串联连接到导体18，电感器30串联连接到导体14。从相导体14和中性导体18接收功率的电源15将所需电势提供给电弧检测器电路24。所示的电源具有与二极管42串联连接的电容41，这个串联网络跨越串联连接的电感器20和30的相导体14和中性导体18的上游而连接。电容器41和二极管42的连接点通过二极管43连接到输出端子，该输出端子用于将所需要的电势提供给电弧检测器电路24。连接在电源的输出端子和中性端子之间的是与齐纳二级管45并联的电容器44。

电弧检测器电路24包括两个带有衰减的峰值检测器50、80，两个低通滤波器150、180，和微控制器60。每一个峰值检测器包括二极管51、81，该二极管51和81在电感器20、30下游的一点处连接在微控制器60的输入端子和中性导体18和相导体14之间。导体34、35把来自于电感器20、30的中性导体波形、相导体波形传给峰值检测器50、80。电阻器52、82和电容器54、84组成的并联电路连接在二极管51、81的阴极端子和中性端子之间。每个峰值检测器的二极管51、81为电容器54、84提供充电路径。每一个带有衰减的峰值检测器提供代表导体18(或导体14)中电流的导数(di/dt)的信号，并且用于展宽由串联连接的电感器20、30检测到的任何高速脉冲。

导体34、35还把来自中性电感器20、相电感器30的信号波形送给低通滤波器150、180。每一个低通滤波器包括连接在导体34、35和微控制器60的模数转换器(ADC)输入端之间的、设置在导体155、185上的电阻器152、182。电容器154、184连接在微控制器的ADC输入端155、185和中性端子之间。电阻器152、182为每一个低通滤波器150、180的电容器154、184提供了充电和放电路径。每一个低通滤波器通过分析由用于构成电感器自身配线中的直流(DC)电阻而产生在电感器20、30两端的电压，从而提供了代表导体18(或导体14)中低频电流(i)的信号波形。依赖于电感器20、30的构造，期望有几毫欧。如果微控制器60中的ADC没有足够的分辨率，出现在导体155、185上的来自低通滤波器150、180的输出波形可以进一步被放大。

微控制器60可以是可以商业上获得的类型的处理器，并包括边沿定时逻辑(能够测量脉冲间经过的时间)和模数转换器电路(用于数字化模拟信号波形)。作为工程上的决策，可以采用较低成本的微控制器，独立的边沿定时逻辑可以连接在微控制器和带有衰减的峰值检测器50、80之间。边沿定时逻辑可以测量频率、周期、或脉冲宽度。作为类似的工程决策，独立的模数转换器电路可以连接在微控制器和低通滤波器150、180之间。带有边沿定时逻辑的微控制器60和内置的模数转换器电路当前可以在很多生产制造商那里以低于1美元的价格得到。

当从峰值检测器50、80和低通滤波器150、180处接收到代表电弧的信号波形时，微控制器60便产生触发信号。更具体地说，微控制器60分析从峰值检测器和低通滤波器接收到的信号，以确定是否存在电弧放电，一旦发现电弧放电存在时，就产生触发信号，馈送给导体26上的电路断续器28，晶体62提供用于微控制器工作的定时。

微控制器产生的触发信号通过导体26提供给电路断续器28中的三端双向可控硅开关元件(triac)74的棚极端子。电路断续器28包括具有独立的两组触点71、72和线圈73的继电器。触点71与相导体14串联连接，触点72与中性导体串联连接。继电器的线圈73串联连接到三端双向可控硅开关元件，并且此串联网络连接在相导体14和中性端子之间。三端双向可控硅开关元件的棚极端子通过电阻器75连接到导体26用以接收来自于微控制器60的触发信号。来自于微控制器的触发信号准备使三端双向可控硅开关元件导通，该三端双向可控硅开关元件允许电流流过继电器的线圈并打开触点71、72。

参考图8，示出了依照本发明原理的与接地故障电路断续器(GFCI)结合的电弧故障检测器。通常被称为电弧故障电路断续器/接地故障电路断续器(AFCI/GFCI)的电路182包括两个分别具有磁芯233、234和线圈235、236的电流变换器，它们耦合到集成电路(IC)225，该集成电路可包括由美国国家半导体公司(National Semiconductor)生产的LM1851或者是由雷神公司(Raytheon)生产的RA9031。来自一个相导体14和中性导体18的交流功率被输入电源电路15，电源电路15生成用于AFCI/GFCI装置内部电路的功率。

继电器线圈218和SCR224(可控硅整流器)的串联电路连接在电源15和接地端子之间，SCR的棚极端子耦合到SCR触发器电路216的输出端子。集成电路(IC)225的引线1的输出作为SCR触发器电路216的输入。

二极管245并联合到线圈235，该线圈235通过电阻器247和电容器239、249耦合到引线2和3。引线3通过电容器251也耦合到中性线。线圈236通过电容器237、238耦合到IC 225的引线4和5，引线4还耦合到地。IC 225的引线6通过敏感电阻器241耦合到引线8，引线7通过时延电容器243耦合到地。引线8还耦合到电容器222和电阻器221并连接到电源15。

线侧电导体，相导体14、10和中性导体18通过变换器233、234到达负载侧的相导体和中性导体。继电器线圈218被耦合用以操作分别与相导体和中性导体关联的触点231、232，其中触点231、232用来在检测到故障的事件中使电路开路。当SCR224通过来自触发器电路216的信号而被接通时，继电器线圈218接通电源。此外，该电路包括含有与电阻器230串联连接的瞬时按钮开关228的测试电路。当开关228按下时，创建从负载相线到中性线的临时模拟接地故障，以测试装置的操作。

电感器20、30串联耦合到导体14、18和电源15输入端的下游，导体34、35被连接，以便如上面所描述的那样向电弧故障检测器24提供代表导体14、18中导数(di/dt)电流的信号。电弧故障检测器的微控制器可以是独立的元件或者是接地故障电路断续器的IC 225的一部分。如果微控制器是独立的元件，则微控制器产生的触发信号被馈送给SCR触发器电路216。如果微控制器是IC225的一部分，触发信号就是来自于IC 225的TRIG-GFCI信号。

在这里公开的本发明实施例的描述中，任意一个或两个串联电感器20、30可以是到共用次级绕组的初级绕组，或者是被连接以馈送所接收的信号给微控制器的独立次级绕组。因此，串联电感器提供电流导数(di/dt)并且成为至少一个电流变换器的初级。这里公开的本发明的电感器可以由一个导体构成，该导线具有和由弯曲成15度的导线所形成的一样小的电感，直到100匝或更多匝数的弯曲成360度的导线所形成的一样大的电感，并且还具有一个空心芯或者磁芯。串联电感串联连接到导体中流动的全部或部分电流，在那里绕组的独立的或组合的电感被用于获得导体中流动电流的导数的直接测量值。

这里所公开的方法和设备用于检测导体的电弧放电的发生。从电流导数的直接测量中获得改进的分辨率、信噪比、导数精确度和高频响应。在本发明中，电感器与线电流串联连接，以测量电流的导数di/dt。通过参考电感器一边的电子器件并让其监视电感器另一边的电压来实现低噪声测量。

图6和图7分别描绘了一个具有串联电感和微控制器的电路板的前视图和顶视图。线电流的波动产生了穿过串联电感器的磁通量，电感器能在周围电材料中依次感生磁通量。响应于该磁通量，在周围电材料中也能感生表面电流和片电流。通过使电感器的方向与具有电弧故障检测器电子器件的印刷电路板垂直，电路板自身的、安装在电路板上或与电路板共面的电子器件内的表面电流和片电流可以最小化。

如果电流的导数di/dt在幅度上变得很高，可能在电感器两端的线电压有一个所不希望的较大的下降。这可以通过使用一个或多个二极管、齐纳二级管、雪崩二极管、双向触发二极管(DIAC)、金属氧化物变阻器(MOV’s)、高压触发二极管(SIDAC)、瞬态吸收器(Transorb)、气体放电管(GAS TUBE)来钳位电感器两端的最大电压下降从而避免。

在那些配电网络为两相的例子中，第三个串联电感器40可以串联耦合到第三个导体10以在它自身的两端产生与第三个导体中电流的导数相关的电压。电感器40的输出可以通过导体36耦合到电弧检测器24。

在那些使用电流测量的装置中，可以通过将对电流导数敏感的串联电感器与电流测量变换器的初级组合而节省通常在很多装置设计中非常珍贵的空间。以这种方式，提供电流导数直接测量的同样的电感器也能起到电流变换器初级的作用。

另一种获得电流测量且节省空间和成本的方式是使用串联电感器自身的电阻率作为电流传感器，以这种方式，提供电流导数直接测量的同样的电感器也能够用辅助滤波来提供电流自身的直接测量。

在同时需要交替的通道敏感度和电流测量的地方，两个电感器能充当电流变换器的初级。在这个实施例中，变换器芯线中由两个电感器的每一个感生的磁通量应该被相加或相减，但是，当相减时，它们不应被相互完全抵消。

在同时需要交替的通道敏感度和接地故障检测的地方，两个电感器可以一起作为接地故障差动变换器上的初级。在这个实施例中，由变换器提供的耦合可以是也可以不是两个电感器之间唯一的耦合，对于给定的电流而从电感器的每一个中感生在变换器芯线中的磁通量必须完全或者几乎完全相互抵消。

在同时需要交替的通道敏感度和接地故障检测的地方，两个电感器可以一起作为接地故障变换器上的初级。在这个实施例中，由变换器提供的耦合可以是也可以不是两个电感器之间唯一的耦合。因此，对于给定的电流而从电感器的每一个中感生在变换器芯线中的磁通量应该被相加或相减。

这里公开的电弧检测器可以和如接地故障电路断续器(GFCI)、浸渍式检测电路断续器(IDCI)、或者电器漏电流断续器(ALCI)等其他类型的电路中断装置组合。在与GFCI组合的情况下，电弧检测电路可以放置在典型地用于目前GFCI装置中的同一硅片上。在一些例子中，常用的GFCI集成电路的一些引线可以被转换用于多功能操作。AFCI可以由给电路中断装置供电的同一个电源供电。这种组合的方法可以导致由于诸如脱扣继电器和机械触点闭合机构的电路中断装置的机械部分将发挥双重用途，因此生产成本降低。在一个实施例中，GFCI可以与AFCI电路组合，因为GFCI在某些情况下可以检测电弧放电，该某些情况包括电弧由此产生了对地泄漏电流的任何情况。

电弧故障检测器可以包括复位闭锁机构，复位闭锁机构在现有技术中众所周知。复位闭锁机构在电弧故障检测器是不可操作的或者中性线开路的条件存在的情况下可以防止线导体和负载导体之间的电连接复位。复位闭锁机构的一个例子在专利号为6,040,967的美国专利中公开。

在一个实施例中，复位闭锁机构可以独立于用来断开线导体和负载导体之间的连接的电弧故障检测器而进行操作。电路中断装置包括触发部分和复位闭锁部分，触发部分能够独立于电路中断部分的操作，断开线导体和负载导体之间的导电路径，其中电路中断部分用于感测故障并且在感测到故障时断开导电路径，复位闭锁部分能够在电路中断部分工作不正常或者存在中性线开路条件的情况下防止装置复位。具有独立触发功能的复位闭锁机构的例子在专利号为6,282,070的美国专利中公开。

在另一个实施例中，电弧故障检测器可以同反向配线保护***提供的附加的安全装置组合。反向配线保护***工作在装置的线路侧和负载侧，以便在连接着装置线路侧的配线不正确地连接到负载侧的情况下，用于该装置的电弧故障保护仍然维持可操作。电弧故障检测器触发部分独立于电路中断部分工作，其中该电路中断部分用于断开装置中一个或多个导电路径中的电流连续性。也可以包括复位闭锁部分以防止当电路中断部分是不可操作的或者存在中性线开路条件的情况下在开路的导电路径中重新建立电流连续性。一个反向配线保护***的例子在专利号为6,246,558的美国专利中公开。

前面已经更广泛地概述了本发明的优选特征以便于本领域的技术人员可以更好地理解本发明下面的详细说明。本发明的其它特征将在下文中进行描述，并构成本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应该理解，他们能够容易地使用公开的概念和具体实施例，作为用于设计或改变其它结构来实现本发明的同样目的的基础，并且这种其它结构并不脱离本发明最广泛形式的精神和范围。

Claims (17)

1.用于检测在具有至少一个导体的配电网络上的电弧的设备，包括：

串联电感装置，适于与网络的导体串联耦合，其中，跨越串联电感装置产生电压，该电压具有与所述导体中电流的导数相关的单波形；

电弧检测装置，被耦合以用于识别跨越串联电感装置的电压的单波形何时表示网络上的电弧放电，并当单波形表示网络上的电弧放电时从单波形生成电弧检测信号；以及

电流测量装置，耦合到串联电感装置，用于从跨越串联电感装置的电压的单波形测量在至少一个导体中流动的电流。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个导体包括中性导体和相导体。

3.如权利要求1所述的设备，其中串联电感装置包括具有1到100匝的导体。

4.如权利要求1所述的设备，包括接地故障电路断续器。

5.如权利要求1所述的设备，包括浸渍式检测电路断续器。

6.如权利要求1所述的设备，包括电器漏电流断续器。

7.如权利要求1所述的设备，包括复位闭锁机构。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述复位闭锁机构独立于电弧检测装置工作。

9.如权利要求1所述的设备，包括反向配线保护***。

10.用于检测在具有至少两个导体的配电网络上的电弧的设备，包括：

第一串联电感装置，适用于耦合到所述至少两个导体中的第一导体，以产生与第一导体中电流的导数相关的跨越自身的电压；

第二串联电感装置，适用于耦合到所述至少两个导体中的第二导体，以产生与第二导体中电流的导数相关的跨越自身的电压；

电弧检测装置，响应跨越所有串联电感装置的电压的波形，以确定何时存在表示网络上电弧放电的波形，并且当电弧放电存在时产生电弧检测信号；以及

电流测量装置，耦合到第一和/或第二串联电感装置，用于从跨越第一和/或第二串联电感装置的电压的单波形测量在所述第一和/或第二导体中流动的电流。

11.如权利要求10所述的设备，进一步包括：

第三串联电感装置，串联耦合到所述网络的第三导体，以产生与第三导体中流动的电流的导数相关的跨越自身的电压。

12.如权利要求10所述的设备，包括接地故障电路断续器。

13.如权利要求10所述的设备，包括浸渍式检测电路断续器。

14.如权利要求10所述的设备，包括电器漏电流断续器。

15.如权利要求10所述的设备，包括复位闭锁机构。

16.如权利要求15所述的设备，其中复位闭锁机构独立于电弧检测装置工作。

17.如权利要求10所述的设备，包括反向配线保护***。

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