[发明专利]电弧保护装置及其操作方法

说明书

本发明涉及用于检测电网络和电设施中的电弧作用并且保护电网络和电设施免受电弧作用的方法和装置。用于保护受保护电路免受电弧作用的装置的操作方法包括：在每个电压半周期中测量处于高频带的电流信号、处于中频带的电流信号、处于低频带的电压信号以及处于中频带的电压信号。基于所测量的信号，确定每个电压半周期中被分离电弧的存在；收集设定的时间段内关于被分离电弧的信息，并且以电弧参数的形式存储所述信息。当电弧参数达到设定值时，记录电弧，并生成用以将受保护电路与网络断开连接的信号。用于保护电路免受电弧作用的装置(1)包括电压读取单元(2)、电流传感器(3)、高频电流信号检测单元(4)、中频电流信号检测单元(5)、微控制器(6)、电源单元(7)和断开连接构件(8)。本发明的技术结果在于增加确定电弧事件的准确性，减少电弧保护装置的误启用的数量，以及增加工作范围、所连接的电器设备的数量、受保护电路的长度及其包含的分支的数量。

本发明涉及消防安全和电力工程的领域，即涉及用于检测电网络和电设施中的电弧作用从而防止火灾的方法和装置，所述方法和装置符合根据特别是IEC 62606：2013标准：General requirements for arc fault detection devices(用于电弧故障检测装置的一般性要求)以及GOST IEC 62606-2016标准：Arc Fault Detection Devices forHousehold and Similar Use.General Requirements(用于家用和类似用途的电弧故障检测装置，一般性要求)的电弧故障检测装置(电弧保护装置，下文中也称为AFDD)的要求或符合适用于保护电网络和电设施免受电弧作用的装置的其他技术要求。

电弧保护装置(AFDD)是包括电弧故障检测单元(也为电弧作用检测单元、火花检测单元)和电路中断单元(也为禁用构件、电路断路器)的装置。AFDD用于在困难的电磁环境下运行，并且应遵守大多数与灵敏度、噪声抗扰度和不存在使设备离开正常运行的误启用有关的相互矛盾的要求。因此，为了使AFDD能够成功运行，期望收集——如果可能的话——关于受保护电路中发生的处理的通用信息。

因此，美国专利申请No.20160187409描述了一种AFDD，该AFDD检测和分析处于低频带的电流脉冲、处于低频带的电压脉冲以及电流高频分量的强度。当检测到处于低频带的电流上升到预定阈值水平以上时，启动分析处理。在分析的最后阶段，在若干频率子带中检查由电弧特有的宽带波动生成的高频电流振荡。不过，作为电弧故障的特性特征，这些波动相当弱，这为开发具有大的额定电流值的AFDD造成了某些问题。大的额定电流值平均而言对应于覆盖较大数量的已连接电器设备的较宽服务区域以及对应于具有较长的长度和较多分支的受保护线路，这可能导致电流高频分量从发生电弧作用的地点到AFDD的传输的显著减少。结果，通过带通滤波器与这些波动分离的信号可能被减少到那时在受保护线路中存在的背景噪声的水平。因此，在Siemens 5SM6 AFDD中使用上述波动以检测电弧作用(参见，例如，https://support.industry.siemens.com/cs/document/109744645/brochure)。在高背景噪声水平时，该AFDD简单地更改为功能受限的模式，由此向用户通知相应的指示。

因此，在大的服务区域中，由于被分析信号的小幅度，在以上提及的和其他已知的AFDD中使用的宽带电流波动的检测可能是困难的。

在发生电弧故障时由高频滤波器选择的电流脉冲在其他方面相同的状况下具有显著较大的幅度。例如，美国专利No.5280404或俄罗斯专利No.2528137公开了通过使用这些脉冲来检测电弧作用。

根据俄罗斯专利No.2528137的用于检测电弧作用的AFDD和方法可以被认为是本发明主题的最接近的类似物。

基于该原理的解决方案——包括最接近的类似物——即使在一般的低功率高频率事件下例如当用电磁起动控制设备点亮发光管单元时也做出反应并触发。

本发明的目的是消除已知电弧保护装置及其操作方法的上述限制和缺点。