用于检测电路中电弧故障的方法和系统技术方案

一种检测电路中的电弧故障的方法，包括下述步骤。确定与在电路中流动的电流（I）相关的第一信号。第一信号被分析以确定第一信号是否指示电弧（7，8）在电路中的存在。如果第一信号指示电弧（7，8）在电路中的存在，则用于抑制电弧的器件被致动。然后，与在电路中流动的电流（I）相关的第二信号被确定和分析。如果第二信号不指示电弧（7，8）的存在，则发出电弧故障在电路中出现的信号。用于检测电弧故障的系统被设计成进行相应的方法。

Method and system for detecting arcing faults in a circuit

A method for detecting arcing faults in a circuit includes the following steps. A first signal associated with a current (I) flowing in a circuit is determined. The first signal is analyzed to determine whether the first signal indicates the presence of the arc (7, 8) in the circuit. If the first signal indicates the presence of the arc (7, 8) in the circuit, the device used to suppress the arc is actuated. Then, the second signal associated with the current flowing in the circuit (I) is identified and analyzed. If the second signal does not indicate the presence of an arc (7, 8), an arcing fault occurs in the circuit. A system for detecting arcing faults is designed to perform the corresponding method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测电路中电弧故障的方法和系统
本专利技术涉及用于检测电路尤其是光电系统内的电弧故障的方法。本专利技术还涉及电弧故障检测系统和包括相应检测系统的光电系统。
技术介绍
电路，尤其是例如在光电系统或提供离网电源的系统中伴随高电压和高电流工作的DC (直流)电路，易于形成电弧。电弧可以例如在具有高电流载荷的电线在维修期间断开时或者在内连接处的触头退化的情况下发生。电弧故障，即电弧在电路中形成的其他可能途径是电线的腐蚀钎焊接头或裂开的绝缘器。电弧在光电系统中是最普遍的着火原因。这也反映在用于例如由2011年实施的美国国家电器规程(NEC) 690.11规定的光电系统的电弧故障保护的要求中。因此，可靠的电弧故障检测方法和系统至关重要。一方面，为了安全原因，电弧故障的存在必须尽可能可靠的进行检测。另一方面，尤其是如果电弧故障的错误检测可能导致光学系统在没有自动重新启动光学系统的选择的情况下关闭时，假定的电弧故障的错误指示的可能性应尽可能地低，例如在前面提及的NEC690.11规程中规定的。电弧通常发射RF (射频)频率范围中的宽带AC (交流)信号。基于检测电路中的相符射频信号的电弧故障的检测系统被良好地建立并且例如在文献WO 95/25374中公开。经由RF频率范围中的电流信号与电弧故障检测相关的问题是干扰RF信号可能存在于电路中，被误认为和错误地确定为电弧故障，这通常导致错误报警情况。干扰信号的可能源为例如RF射频发射器、通过的电气列车或有轨电车、带有不充分电磁护罩或干扰抑制的电气或电子装置或相邻电力系统中的电弧。在下面，除了在相应电力系统中的电弧故障以外的所有可能RF源在下文中称作“干扰发射器”。为了提高检测可靠性，文献US 7，633，727B2公开了一种电弧故障检测系统，该系统包括在不同频率下操作的两个窄带带通滤波器。电弧故障被确定为仅仅在射频信号在两个带通滤波器的频率带上观察时存在。然而，在干扰信号示出频谱与电弧的典型频谱宽度相同的情况下，该干扰信号不能与由电弧故障引起的信号区别开。因此，期望的是形成用于检测电路中电弧故障的稳固和可靠的方法和系统。还期望的是描述具有相应检测系统的光电系统。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，检测电路中电弧故障的方法包括下面步骤:确定与电路中流动的电流相关的第一信号。第一信号被分析以确定第一信号是否指示电路中存在电弧故障。在第一信号指示电路中存在电弧故障的情况下，用于抑制电弧的器件被致动。然后，与电路中流动的电流相关的第二信号被确定和分析。如果第二信号不指示电弧的存在，则发出电路中出现电弧故障的信号。测试是否致动用于抑制电弧的器件的这种方式影响指示电弧故障存在的信号。仅仅在该测试的输出为正时，被观察的信号很可能来源于电弧并发出电弧故障信号。假设来源于干扰发射器的信号不受用于抑制电弧的器件的影响，测试的负结果指示除了电弧以外的干扰发射器是被观察到的信号的源。因此，该方法提供了在电弧和干扰发射器之间进行区分的可能性。电弧故障被更可靠地检测并且错误报警情况可以被相应地阻止。在方法的优选实施例中，分析第一信号和/或第二信号的步骤包括确定是否AC分量存在于信号中，并且信号中AC分量的存在被认为是电弧的存在的指示。这样，基于电路中AC信号的观察的电弧检测技术可以在本专利技术方法中使用。还优选的是致动用于抑制电弧的器件不排除交流可以在电路中流动。这就允许在电弧和干扰发射器之间进行区分。在该方法的又一优选实施例中，致动用于抑制电弧的器件的步骤包括短路开关和/或断路器的操作。短路开关和断路器是用于抑制电弧的可靠和不昂贵的器件。在该方法的又一优选实施例中，用于抑制电弧的器件在对电弧故障的出现发出信号之后被保持致动。这样，例如根据NEC690.11的安全测量被满足。在该方法的再一优选实施例中，在第二信号仍旧指示电弧存在的情况下，分析信号的程序被优化成使得实际信号不再被认为用于电弧存在的指示。如果第二信号仍旧指示电弧的存在，则干扰发射器非常可能是被观察信号的源。然后，该知识可以被利用来使例如通过改变程序的参数而使分析信号的程序最优化，从而不再有信号被观察到，即干扰信号被抑制并且不被作为电弧故障的指示。在该方法的又一优选实施例中，在用于抑制电弧的器件致动和停止致动之间的时间间隔比电弧故障的典型再引弧时间短。这样，电弧的进一步特性行为(即如果电弧在抑制仅仅一短的时间段时自引弧)被用来在电弧和干扰发射器之间进行进一步辨别。在这方面，还优选的是如果第二信号不指示电弧的存在，则进行下面的附加步骤:用于抑制电弧的器件被停止致动并且与电路中流动的电流相关的第三信号被确定和分析。然后，如果第三信号指示电弧的存在，则发出在电路中出现电弧故障的信号。根据本专利技术的第二方面，电弧故障检测系统包括具有电弧指示器的控制单元和用于抑制电弧的器件。电弧故障检测系统被设计成执行根据第一方面的方法。产生针对第一方面进行描述的相同优点。在电弧故障检测系统的优选实施例中，用于抑制电弧的器件包括短路开关和/或断路器。短路开关和断路器对于抑制电弧来说是牢固的和不昂贵的器件。还优选的是，电容设置成与断路器的开关路径并联。这样，AC电流信号可以通过被致动(即断开)的断路器并且可以因此被观察到。在电弧故障检测系统的再一优选实施例中，逆变器的逆变桥用作短路开关和/或断路器。这样，短路开关和/或断路器可以在不使用附加的分离元件，例如机电开关的情况下实施。而是，优点是考虑存在的逆变器部件，即包括开关、通常为半导体开关的一个或更多个逆变桥。在电弧故障检测系统的还一优选实施例中，拾波线圈用作连接到控制单元的电弧指示器的电流传感器。这提供了从电路获取AC信号的成本节约方式。根据本专利技术的第三方面，电力系统，尤其是光电系统，包括根据本专利技术第二方面的电弧故障检测系统。具有针对第一方面和第二方面描述的相同优点。在电力系统的优选实施例中，电弧故障检测系统被完全或部分地集成到电力系统的逆变器内。这样，可以设计紧凑的系统。附加地，存在于逆变器中的控制系统和/或半导体电力开关可以在电弧故障检测系统内使用，而不需要在电力系统中使用一些多于部件。【附图说明】现在将参考以下结合附图的详细说明更详细地描述本专利技术并将更好地理解本专利技术。附图中:图1是具有电弧故障检测系统的光电系统的示意性布线图表；图2是用于检测电路中的电弧存在的方法的一个实施例的流程图；图3 — 5是与根据图2的电弧故障检测相关的不同情况下的电路中的电流对时间的不意性图表；图6是用于检测电路中的电弧存在的方法的又一实施例的流程图；和图7是与根据图6的电弧故障检测相关的情况下的电路中的电流对时间示意性图表。【具体实施方式】图1以不意性布线图不出了光电系统1，在下面缩写表不为PV系统I。PV系统I包括通过DC电线3、4连接到逆变器5例如DC/AC (直流/交流)转换器的光电发生器2 (PV发生器2)。逆变器5连接到位于其AC侧上的电网6。电网6可以为私人或公共电网。作为示例，电网6是三相系统并且逆变器5设计成以所有三相供给。然而，本专利技术可以通过利用任何数量的相例如一相或两相操作的电网和/或逆变器实现。还作为示例，PV发生器2由单个光电池的电路符号表征。在所示的PV系统I的实现中，PV发生器2可以例如是单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测电路中的电弧的方法，该方法包括以下步骤：a.确定与所述电路中流动的电流（I）相关的第一信号；b.分析所述第一信号并且确定所述第一信号是否指示在所述电路中存在电弧（7，8）；c.如果所述第一信号指示在所述电路中存在电弧（7，8），则致动用于抑制电弧的器件；d.确定并分析与所述电路中流动的电流（I）相关的第二信号；和e.如果所述第二信号没有指示存在电弧（7，8），则发出所述电路中发生电弧故障的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种检测电路中的电弧的方法，该方法包括以下步骤: a.确定与所述电路中流动的电流(I)相关的第一信号； b.分析所述第一信号并且确定所述第一信号是否指示在所述电路中存在电弧(7，8)； c.如果所述第一信号指示在所述电路中存在电弧(7，8)，则致动用于抑制电弧的器件； d.确定并分析与所述电路中流动的电流(I)相关的第二信号；和 e.如果所述第二信号没有指示存在电弧(7，8)，则发出所述电路中发生电弧故障的信号。2.如权利要求1所述的方法，其中，用于分析所述第一信号和/或所述第二信号的步骤包括确定在信号中是否存在AC分量，并且在信号中存在AC分量被作为存在电弧(7，8)的指示。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，致动用于抑制电弧的所述器件不排除交流电流(I)在所述电路中流动。4.如权利要求1一 3中任一项所述的方法，其中，致动用于抑制所述电弧(7，8)的器件的步骤包括操作短路开关(17)和/或断路器(18)。5.如权利要求1一 4中任一项所述的方法，其中，用于抑制电弧的所述器件在已经发出发生电弧故障的信号之后仍被保 持致动。6.如权利要求1一 5中任一项所述的方法，其中，如果所述第二信号仍旧指示存在电弧，则用于分析所述信号的程序被优化为使得实际信号不再被作为用于存在电弧(7，8)的指示。7.如权利要求1一 6中任一项所述的方法，其中，使用于抑制电弧的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·卡拉图彻维利，M·霍普夫，A·法尔克，J·拉申斯基，
申请(专利权)人：SMA太阳能技术股份公司，
类型：
国别省市：