[发明专利]使用离散小波变换的并联电弧检测

说明书

技术领域

本发明的领域是电气系统，更具体地，电气系统中用于并联电弧 检测的方法和系统。

背景技术

住宅、商业和工业应用中的电气系统通常包括用于从公用源接收 电力的配电板(panel board)。该电力通过该配电板被路由到一个或 多个断流器，诸如断路器、解扣单元以及其它，但是不限于此。

每个断流器将电力分配到指定的支路，其中每个支路为一个或多 个负载提供该电力。如果在该支路中的某些电力状况达到预定的设定 点，则断流器被配置为中断到该特定支路的电力。例如，断路器用来 保护电路由于过电流状况(诸如过载状况或比较高电平的短路故障状 况)而导致的损害。

许多这样的断路器通过例如热磁解扣机构提供此保护。这样的解 扣机构通常包括双金属器件，其响应于持续的过电流状况的加热效应 而偏转以解开解扣机构，该解扣机构反过来又打开该断路器的可分离 触头，以中断该受保护电路中的电流。在相对高电平短路故障状况的 情况下，产生磁场，引起断路器中磁衔铁的快速位移，该位移反过来 又驱动解扣机构的几乎即时的启动。

另外，一些断流器可以由于接地故障而中断电力，并且通常被称 为接地故障断流器(GFCI)。当由于漏泄电流或到地的电弧故障而引 起在线路导线和中性导线之间流过不平衡的电流时，接地故障状况产 生。

其它断流器可以由于电弧故障而中断电力，并且通常被称为电弧 故障断流器(AFCI)。AFCI的典型示例包括：电弧故障断路器、支路 /馈电线电弧故障断路器、出口电路电弧故障断路器、电线电弧故障断 路器、用作支路/馈电线或出口电路AFCI的联合电弧故障断路器；和 便携式电弧故障断路器，但是不限于此。

电弧故障被定义为两种主要类型，串联电弧和并联电弧。串联电 弧可以发生在例如电流跨单个导体的空隙通过时。相反地，并联电弧 可以发生在电流通过不同电势的两个导体之间时，例如电源导体和地 之间时。并联电弧可以引起超过电路中正常额定电流的电流，但是其 均方根电流值小于产生热解扣所需的均方根电流值。另外，电弧电压 和线路阻抗防止并联电弧引起高到能触发即时解扣功能的峰值电流电 平。

不幸地，电弧故障可能由于种种原因不会使得传统的断路器解 扣。随着住房越来越旧以及电线由于老化而退化，由于电弧引起发生 火灾的潜在性逐渐增加。

因此，存在对于用于在AC电气系统中检测并联电弧故障的断流器 和方法的需要，其克服、减轻、和/或缓和现有技术系统的上述及其它 缺点的一个或多个。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种执行并联电弧故障断流(AFCI) 的设备。该设备包括：电流感测装置，位于该电气电路中以感测电气 负载，该电流感测装置被配置为产生表示通过其的负载电流的输出信 号；和检测单元，与该电流感测装置信号通信，并被配置为接收由该 电流感测装置产生的输出信号，该检测单元被配置并布置为基于该输 出信号输出二次信号；和微控制器，耦合到该检测单元，响应于计算 机可执行指令，该可执行指令在由该微控制器执行时，使得该微控制 器接收该二次信号并经由离散小波变换来分解该二次信号从而获得离 散小波系数，并计算离散小波系数的和，比较该离散小波系数的和与 预定阈值，当感测的负载电流高于预定阈值并且该离散小波系数的和 共同表示解扣信号产生的预定阈值条件满足时，产生解扣信号。

根据本发明的另一方面，提供一种执行用于电路的电弧故障断流 (AFCI)的计算机实现的方法。该方法包括：在与该电路电气通信的电 流感测装置中感测负载电流；在与该电流感测装置信号通信的检测单 元处产生反映感测的负载电流的电流的二次信号；在耦合到该检测单 元的微控制器中以预定频率对该二次信号进行采样；确定该二次信号 的幅度；由该二次信号的分量计算离散小波系数；计算该离散小波系 数的和；比较该离散小波系数的和与预定阈值；基于该离散小波系数 的和以及该二次信号的幅度来确定是否满足阈值标准；以及如果满足 的话，则发出解扣信号以中断该电路的操作。