[发明专利]电弧检测器

说明书

技术领域

本发明的实施例大体上涉及电弧检测，更具体地，涉及用于配电设 备(electrical distribution equipment)的射频(RF)电弧识别系 统。

背景技术

在诸如配电设备之类的电气设备中，对指示电弧放电(arcing)事 件的电弧闪光(arc flash)的检测作为消除不希望的和/或危险的电弧 放电状况中的第一步是关键性的。一种检测电弧放电事件的已知技术是 采用光检测器来感测与电弧放电事件相关联的电弧闪光。然而，这种检 测器通常受限于视线检测，而且必须被置于与潜在电弧源相对接近的位 置。另一种技术是使用电流监视器(current monitor)来估计指示电 弧放电事件的导体中的电流扰动。但是这种技术可能有繁重的处理需 求，从而对于识别电弧放电事件会产生不期望的长反应时间。因此需要 改进的电弧检测以提供对电弧放电状况的快速有效的消除。

发明内容

在示例性实施例中，本发明包括用于识别配电设备中的电弧放电事 件的系统。该系统包括用于存储电弧放电射频特性和噪声射频特性的存 储器，所述电弧射频特性指示在配电设备中产生的电弧放电事件，所述 噪声射频特性指示背景电噪声。该系统还包括用于检测射频信号的传感 器，所述射频信号由电弧放电事件引起并从配电设备无线地传播出来。 该系统还包括处理器，所述处理器用于处理由传感器所检测的射频信号 以从检测到的信号中提取射频特性，并且所述处理器包括比较器，所述 比较器用于将所提取的射频特性与在存储器中存储的电弧放电射频特 性和噪声射频特性进行比较，以此来识别电弧放电事件的发生。此外， 该系统包括电弧警报发生器，所述电弧警报发生器用于产生指示电弧放 电事件发生的电弧故障信号(fault signal)。

在另一个示例性实施例中，本发明包括用于识别配电设备中的电弧 放电事件的方法。该方法包括检测因配电设备所产生的电弧放电事件而 引起的、并从配电设备无线地传播出来的射频信号。该方法还包括从检 测到的信号提取射频特性，并将所提取的射频特性与预定的电弧放电射 频特性和预定的噪声射频特性相比较来识别电弧放电事件的发生。该方 法进一步包括产生指示电弧放电事件发生的电弧故障信号。

附图说明

当参考附图阅读如下详细描述时，将会更好地理解本发明的这些以 及其他特征、方面和优势，在整个附图中同样的附图标记指代同样的部 分，其中：

图1A是指示配电设备中的未封闭的(unconfined)电弧放电事件 的示例性频率响应特性的示图；

图1B是指示配电设备中的封闭的(confined)电弧放电事件的示 例性频率响应特性的示图；

图2是图示出用于识别配电设备中的电弧放电事件的系统的示例性 实施例的示意图；

图3是其中可以采用图2的系统的示例性配电设备环境；

图4是根据本发明各方面的用于识别电弧放电事件的方法的示例性 实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的发明者认识到，配电设备中的电弧放电事件以与其他RF 源不同的某些频带和/或某些频率幅度(magnitude)发射RF能量，比 如，取决于与电弧放电事件相关联的电流幅度。图1A是指示配电设备 中的未封闭的或者非密封(non-enclosed)的电弧放电事件的示例性频 率响应特性的示图34。例如，这样的未封闭的电弧放电事件可能会出现 在常常暴露于周围环境的汇流条(bus bar)和/或相导体中。示图34 表示通过使用RF传感器无线检测用实验方法引发的电弧闪光或电弧放 电事件产生的RF能量而得到的频率响应数据。示图34以峰值频率响应 值36的形式示出RF频率响应特性，所述峰值频率响应值36是通过使 用傅立叶(Fourier)变换技术而得到的并且与响应用实验方法引发的 电弧放电事件的不同电流水平相对应。在示图34中能够看到，在电流 小于100安培处，电弧放电事件表现出大约20MHz(兆赫)到大约30MHz 范围内的峰值RF频率响应，也可能表现出大约10MHz到大约50MHz 范围内的峰值RF频率响应。在电流大于100安培处，电弧放电事件表 现出大约1MHz到大约2MHz范围内的峰值RF频率响应，也可能表现 出大约1MHz到大约5MHz范围内的峰值RF频率响应。