[发明专利]定位电弧故障的方法和实现该方法的电气装置保护设备

说明书

本发明涉及一种用于定位电气保护设备的上游或下游电弧故障的方法，该电气保护设备串联连接在电能源和电气负载之间的电路中，该源向电气负载供应电源电流(I)。该方法包括以下步骤：‑测量(100)与电源电流(I)相关的若干电气量，‑检测(200)与电源电流(I)相关的至少两个电气量的同时变化，‑确认(300)电弧故障的存在,以及‑确定(400)保护设备上游或下游电弧故障的位置。本发明还涉及实现这种方法的保护设备。

技术领域

本发明属于电能分配装置中的电气故障检测领域。本发明更具体地涉及一种用于确定电弧故障是位于电气保护设备的上游还是下游的方法。本发明还涉及实现这种方法的电气保护设备。

背景技术

电能分配装置包括导体，该导体用于将电能从一个或多个源传导到一个或多个负载。控制和/或保护设备与该导体串联连接，以控制能量从源传输到一个或多个负载和/或保护该导体免受过载或短路类型的故障。

在该装置中也可能出现电弧故障。电弧故障是由于在不同电势下运行的导体之间的电绝缘(这导致电弧的形成)的故障而产生的，电弧可以是短期的、周期性的或永久性的。电弧故障必须迅速消除，以避免电弧引起的任何潜在火灾。为此，必须启动位于电弧故障上游的保护设备，以断开故障电路部分。

电弧生成高频电磁波，其频谱介于几kHz和几十MHz之间，甚至更高。为了更清楚，高频特性将在下文中以首字母缩略词“HF”的形式提及。HF电磁波辐射到所有电流导体上，这在导体中感应出HF电流。通常对这些HF电流的检测使得识别电弧故障的存在成为可能。另一方面，电弧故障的定位很困难，因为所有的电流导体都携带HF电流。因此，重要的是要有一种方法来可靠地区分故障电流导体与串扰产生的HF电流在其中循环的电流导体。

专利申请US 2016/0 241 017 A1描述了一种防止电弧故障的集中方法。在断路器处测量的电流和电压信号与在各种输出路径中的每一个中测量的信号之间进行比较，以确定哪个输出路径有故障。这种方法需要断路器和安装在各种输出路径上的传感器之间的通信装置，这增加了设备项目的成本。

专利US 6 339 525 B1描述了一种能够区分电弧故障是位于所述设备的上游还是下游的电弧检测设备。为此，串联连接在电路中的电感具有衰减高频电流的功能。该设备测量电感的上游和下游HF电流水平，由此推断电弧故障的位置。在存在电力线通信能量的情况下，可以暂时禁用该设备。

专利US 6 987 389 B1描述了一种允许通过分析电压和电流波动的极性来对电弧故障进行上游/下游区分的设备。电流和电压之间的相位变化关系使得确定电弧故障是位于设备的上游还是下游成为可能。然而，这种设备对连接在所述设备的下游的负载类型很敏感。

本发明的目的是区分电弧故障是位于电弧检测设备的上游还是下游，而不需要布置在被监控的电网的不同分支上的装备项目之间的任何通信链路，不需要在被监控的电线上增加串联电感，也不需要在监控点同时测量电流和电压。并且，本发明对可能在电线上循环的通信信号不敏感。

发明内容

本发明的主题是一种用于定位电气保护设备的上游或下游的电弧故障的方法，所述设备在上游连接到与至少一个电能源相关(linked to)的第一能量供应线，并且在下游连接到与至少第一电气负载相关的第二能量供应线，该电能源向第一电气负载供应电源电流，其中所述方法包括以下阶段：

-测量与电源电流相关的若干电气量(electrical quantity)，

-确认电气保护设备的上游或下游存在电弧故障，以及

-用信号通知电气保护设备的下游的电弧故障，

并且：

-若干电气量的测量和电弧故障的存在的确认之间的转换取决于检测与电源电流相关的至少两个电气量的伴随变化，以及