[发明专利]用于故障电流中断的装置和方法

说明书

技术领域

本发明公开涉及交流电(AC)电气系统。更具体地，本发明公开涉 及故障电路断流器及其方法。

背景技术

住宅、商业、以及工业应用中的电气系统通常包含用于从公用事业 电源接收电能的配电板。电能从配电板路由到一个或多个断流器，例如 但不限于断路器、跳闸单元以及其它。

电能分配到指定的支路，而每个支路为一个或多个负载供功率。每 个支路开始于断流器。断流器配置用于如果在某个支路中特定功率状态 达到预定标准则中断对该支路的供电。

例如，某些断流器可以由于接地故障中断供电，并且通常称为接地 故障断流器(GFCI)。接地故障状态发生在导线和中性导线之间的电流不 均衡时，其可能是由对地的漏电流或者电弧故障引起的。

其它断流器可以由于电弧故障而中断供电，并且称为电弧故障断流 器(AFCI)。电弧故障通常分为两个主要种类，串联电弧和并联电弧。串 联电弧可以例如当电流经过单个导体中的间隙时发生。并联电弧可以例 如当电流经过两个导体之间时发生。电弧故障尤其是串联电弧可能不引 起常规的电路断流器跳闸。电弧故障发生的可能性随着电子电路或布线 的老化和绝缘破坏而上升，从而在适当的状态出现时电路之间发生电弧 的可能性更大。

其它断流器可以由于过电流而中断供电，通常称为过电流装置，例 如当检测到超出预定标准的电流时中断供电。过电流装置帮助防止昂贵 的电路和布线由于使用功率超出电路的额定值等而损坏。

再者，其它的断流器可以在这样的情况下中断供电，其中在预定时 间段内施加了超出预定标准的功率，这个预定时间段通常非常小、例如 周期的一部分。这样的断流器称为瞬时跳闸装置，被设计成用于防止突 然的短路。

过电流和瞬时跳闸的特征存在于通常的电路断流器装置即断路器 中。这些装置还可以包括接地电流中断。通常断路器中的过电流和瞬时 电路中断通过构造断路器的材料的内在性质来提供。电弧故障电流中断 (AFCI)不是传统热磁断路器的内在特征。然而，AFCI是多个标准制定 者规定的安全需要，例如UL和NEC。接地故障电流中断(GFCI)也不是 传统热磁断路器的内在特征，并且与AFCI相同也被指定为例如家居新建 筑中的安全需要。

上面提到的电路断流器通常设计为满足例如UL和NEC的安全标准。 这样的标准随着时间而改变。因而，已经安装的并且满足当前安全标准 的断流器不能保证满足未来的安全标准。可能需要使用满足新安全标准 的新断流器来替换原断流器以便使其达到规范。这种替换是昂贵的、劳 动密集的并且中断了连接到断流器的那些电路工作。

因此，当前的公开确定在AC电气系统中始终存在这样的需求，即安 全标准可以被更新的断流器以及用于提供满足更新的安全标准的断流器 的断流器方法，其克服、减轻、和/或缓和了现有技术系统的一个或多个 前面提到的和其它的有害影响。

因此，需要一种故障电流中断，其克服、减轻、和/或缓和了现有技 术故障电流中断的一个或多个前面提到的和其它的有害影响。

发明内容

提供了一种电路断流器装置和方法，其更加易于更新以便适应标准 例如安全标准、电气规范和市政当局采用的建筑规范的变化。装置的控 制器可以基于提供给控制器的并且可升级的或可改变的预定故障电流幅 度来确定故障电流。可以检测各种故障电流例如电弧电流、接地电流、 过电流和瞬时故障电流，并且可以由控制器发起的跳闸信号使检测到故 障电流的导线的断路器发生跳闸。

用于中断电路中的电流流动的本发明一个示例性电路断流器装置包 含：控制器，用于确定所述电路中至少一个预定电流的存在，所述至少 一个预定电流存储在控制器中；断路器，包括用于接收跳闸信号的跳闸 机构、用于提供成比例于所述电路中电流的输出的变流器传感器、用于 中断所述电路中电流流动的开关、用于接收操作信号的控制输入端、以 及将所述断路器分别连接到电源和所述电路的近端和远端电路连接器； 其中所述至少一个断路器在第一连接处连接到所述控制器，提供成比例 于所述电路中电流的输出；所述至少一个断路器在第二连接处连接以便 从所述控制器获得所述操作信号；以及在第三和第四连接处，其中所述 至少一个断路器在靠近所述电源的所述第三连接器连接到所述电源、以 及在远离所述电源的所述第四连接器连接到所述电路。