[发明专利]使用多个电流传感器的光伏串水平的直通电弧检测

说明书

本发明涉及使用多个电流传感器的光伏串水平的直通电弧检测。提供了可将DC电弧和负载切换噪声区分开的检测DC电力系统中的电弧放电的系统和方法。所述系统和方法能够在多个预定时间间隔内至少确定每个预定时间间隔的脉冲数（PC）和每个预定时间间隔的脉冲持续时间（PD），其中PC和PD可分别对应于DC电力系统中可能的电弧放电事件的数量和强度。所述系统和方法能够采用一个或更多个电弧故障检测算法来处理PC和PD，从而更加可靠地区分DC电弧和负载切换噪声。

相关申请的交叉引用

本专利申请是2012年11月16日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS OFDISCRIMINATING DC ARCS AND LOAD SWITCHING NOISE”的美国专利申请No.13/679,039的部分继续申请（CIP）。

技术领域

本申请一般涉及对电路中的电弧放电的检测，更特别地涉及对直流（DC）电力系统中的电弧放电和负载切换噪声进行辨别的系统和方法。

背景技术

近年来，例如光伏（PV）系统之类的DC电力系统已经越来越多地用于从给电池充电到为交流（AC）电网供电的范围的家庭和工业应用中。这些PV系统可包括串联连接以构成一个或更多个PV串的多个PV模块（例如，太阳能面板）。多个PV串可以并联连接并布线通过汇流箱来最终驱动充电器或逆变器负载。在典型的PV系统中，每个PV模块可被配置为在50Vdc处产生高达约10安培的电流输出，并且根据PV串上连接的PV模块的数量，每个PV串可被配置为产生高达约1000Vdc或以上的电压输出。此外，并联连接的PV串可被配置为将典型PV系统的总电流输出提升至高达约200安培或以上。

由于诸如上述PV系统之类的DC电力系统可被配置为产生相对较高的电流和电压输出，因此需要用于检测这种电力系统中的电弧放电的系统和方法。例如，在其中电流输出和电压输出可以分别为200安培和1000Vdc的量级的典型PV系统中，断开PV电力线缆会产生串联电弧放电，短路PV电力线缆会产生并联电弧放电，将PV电力线缆短路接地会产生接地故障电弧放电。然而，迄今为止已知的检测电力系统中的电弧放电的系统和方法通常不能将串联电弧放电、并联电弧放电、接地故障电弧放电等与由充电器负载、逆变器负载、DC到DC负载切换、DC到AC负载切换、DC断路开关、射频（RF）拾波器、DC电力线通信等产生的噪声非常可靠地区分开来。

发明内容

根据本申请，公开了对DC电力系统中的电弧放电进行检测的系统和方法，其能够更加可靠地将DC电弧和负载切换噪声区分开。这样一种检测DC电力系统中的电弧放电的系统包括多个电流传感器，所述多个电流传感器操作为分别监视在直通（home run）线缆或者任意其它合适的布线路线（wiring run）之上提供的多个电流输出。所述多个电流传感器被并联、串联或者以并联/串联互连的任意合适组合方式配置及布置，以便提供组合电流输出信号。该系统还包括整流器、滤波器、比较器、脉冲积分器和处理器。该多个电流传感器分别监视诸如光伏（PV）系统之类的DC电力系统的多个电流输出，并提供包含高频AC电流信息的组合电流输出信号，该高频AC电流信息代表一个或更多个显著的di/dt事件，其有可能表示一个或更多个电弧放电事件。整流器从电流传感器接收包含AC电流信息的组合电流输出信号，并将整流后的该组合电流输出信号提供给滤波器以进行后续滤波。注意，可替代地包含AC电流信息的组合电流输出信号可在被整流前被滤波。比较器接收滤波后的信号，并响应于可能的电弧放电事件产生一个或更多个脉冲。脉冲积分器从比较器接收脉冲，并产生表示各个脉冲的持续时间的输出。处理器同样从比较器接收脉冲，并在多个预定时间间隔内确定每个预定时间间隔内的脉冲数（PC），其可与可能的电弧放电事件数量相对应。处理器还接收脉冲积分器产生的输出，并在各预定时间间隔内确定每个预定时间间隔中的脉冲持续时间（PD），其可与各可能的电弧放电事件的强度相对应。处理器随后采用一个或更多个电弧故障检测算法对PC和PD进行处理，以更好地区分DC电弧和负载切换噪声。