CN100341219C - 用于检测并抑制并联电弧故障的方法和装置 - Google Patents

用于检测并抑制并联电弧故障的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100341219C
CN100341219C CNB021498997A CN02149899A CN100341219C CN 100341219 C CN100341219 C CN 100341219C CN B021498997 A CNB021498997 A CN B021498997A CN 02149899 A CN02149899 A CN 02149899A CN 100341219 C CN100341219 C CN 100341219C
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
semiconductor switch
threshold
equipment
arc fault
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB021498997A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1417913A (zh
Inventor
W·E·伯科佩克
S·克尔斯蒂克
J·C·朱尔彻
J·K·哈斯廷斯
B·帕尔
R·R·亚恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Corp filed Critical Eaton Corp
Publication of CN1417913A publication Critical patent/CN1417913A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100341219C publication Critical patent/CN100341219C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/093—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means
    • H02H3/0935—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means the timing being determined by numerical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015—Using arc detectors

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

通过提供几种保护电平的电路保护电设备(14)避免由于并联电弧故障引起的损坏。半导体开关(18)和电流传感器(24)与电设备(14)串联设置。当到达所述设备的电流超过第一阈值一个预定的时段时，使半导体开关(18)为非导通，直到特地将所述电路复位。当到达所述设备的电流超过更大的第二阈值时，脉冲信号使半导体开关(18)交替处于导通和非导通状态，以致提供到所述设备(14)的平均电流处于可接受水平之内。测量脉冲以便确定是否已经发生并联电弧故障。当测量的脉冲(74)处于预定范围之内，宣布并联电弧故障，使半导体开关(18)非导通。如果所述电流大于甚至更大的第三阈值，就立即使半导体开关(18)非导通，直到电路人为地被复位。

Description

用于检测并抑制并联电弧故障的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种保护设备不受由于电故障和短路损坏的机械装置；特别是涉及电监测电子设备的性能并在发生并联电弧故障(parallel arc fault)时进行保护动作的这种装置。
背景技术
当电故障发生时，电子装置受到保护不受损坏是重要的。例如，当短路发生时，在检测到过电流下通常采用传统的保险丝和电子-机械电路断电器来使设备从电源断开。然而，这些传统的保护装置在断开电流使设备得到保护中相对迟缓。结果，在故障期间非常大的过量电流就会流入设备导致损坏。
此外，不同的电子设备需要保护装置的不同响应(response)特性。例如，电子设备从最初启动到常规关断期间可能有基本恒定的电流量，而在短路期间承受非常不能容忍的过量电流量。用于这种设备的保护装置必须对于即使相对小的过流条件响应非常快。另一类电子设备在一定时间，例如在启动时，引起一个与它们在工作保持期间引起的电流相比更大的瞬时电流量。因此，对大电流条件响应太快的电路保护装置就可能在常规发生事件期间不经意地关断设备的电流。结果，用于这种类型设备的保护装置就必须以承受短暂大电流的方式进行响应。保护装置对过流响应的方式为断路响应(trip response)特性或断路曲线，并且必须与具体类型的被保护的电子设备相匹配。
这通常是指保护装置的制造者必须设计、制造和具有库存大量的保护装置，该保护装置具有不同的关于电流量和持续时间的断路响应特性。
在并联电弧的情况下，因为与螺栓故障或短路不一样，电流的浪涌是连续的，而电弧通常是间歇的，所以就很难检测并联电弧。
因此，需要提供一种能够确认并联电弧故障的保护装置。还需要提供一种能够容易满足不同断路响应特性的并联电弧保护装置。
发明内容
用于保护电子负载不发生并联电弧故障的设备采用一个半导体开关把电负载连接到电流源。一个电流传感器(sensor)与半导体开关串联并产生一个表示流到电子负载的电流量的传感器信号。
控制电路连接到电流传感器和半导体开关。控制电路通过产生提供到半导体开关的控制输入端的控制信号来响应传感器信号。在电流量小于第一阈值(threshold)时的第一工作模式下，控制电路维持半导体开关在连续导通的状态。当电流量大于第一阈值并小于第二阈值时，在第二工作模式下的控制电路在预定的时间周期之后使半导体开关非导通。在电流量大于第二阈值时的第三工作模式下，通过控制电路使半导体开关交替地脉冲导通或不导通，以便经过负载提供一个不发生损坏的在可接收的电平之内的平均电流。当控制电路对半导体开关输送脉冲时，测量脉冲以便确定是否发生并联电弧故障。当测量的脉冲处于预定的范围时，就宣布并联电弧故障，控制电路使半导体开关不导通。
附图说明
图1是根据本发明的固态电路保护器的方框图；
图2说明保护器中的即时断路电路；
图3是固态电路保护器的断路响应特性示例图；以及
图4是根据本发明在时间窗口内测量的由控制电路产生的示例脉冲图。
具体实施方式
首先参照图1，固态电路保护器10控制提供到电负载14的直流，电负载14描述为电容与电阻并联。固态电路保护器10具有正电压端子12，该正电压端子12连接到用于给负载14供电的电源。电流从正电压端子经过备份(back-up)保险丝16、半导体开关18和电感器20流到负载端子22。负载连接在负载端子22和电源的负极侧之间，负极侧代表地。
备用保险丝16为具有导体的常规装置，当过量电流流经给定的时间周期时，该导体发热并立即断开。标准装置可以被用于备用保险丝16，例如玻璃管包封的保险丝或印刷电路板上的适合的轨迹。一旦半导体开关18在导通状态下失效或者控制半导体开关的电子电路处失效，备用保险丝16就提供冗余保护。应当理解，备用保险丝的断路响应时间远远慢于电子电路保护的断路响应时间。
半导体开关18必须能够中断负载电流并处理瞬时电流、过流、和在由被控制特定负载14确定的特殊工作电压范围的电流涌入。n沟道场效应晶体管(FET)，例如IRF1404(International Rectifier of El Segundo，CA90245USA)可以用作半导体开关18。导通状态下的沟道电阻必须相对低以使穿过FET的电压降和热分散最小。尽管优选实施例在正电压端子12和负载14之间使用半导体开关18，但在负载的地端可以选择替代开关。然而，这种选择方法具有从负载到地的故障不受保护的缺点。
电压传感器28产生一个表示负载端子处的电压电平的模拟信号。此模似信号提供到微控器(microcontroller)26的模拟输入端。如下所述，通过关断半导体开关18，微控器26响应来自传感器28的指令，表示负载14两端的电压太低。
提供电流传感器24以检测流过正电压端子12和负载14之间的电流量。该传感器必须具有一个动态范围，其足够大覆盖用于保护装置所需的断路响应特性的非常大的电流并具有足够快执行所需的断路响应特性的瞬时响应。电流传感器24可以是霍尔(Hall)效应传感器，产生表示DC电流值的输出电压，并直接通过线31提供所述输出电压到微控器26的模拟输入端。可以采用其它类型的常规电流传感器，例如分流(shunt)电阻器以便给微控器26提供电流值指示。
微控器26是基于微处理器并包括具有来自电流和电压传感器的具有多路信号输入端的内部模-数转换器。微控器的数字输入/输出电路处理用于固态电路保护器10的其它元件的信号。例如，用户控制板25具有键盘27和光发射器29，例如LED。键盘27具有将输入信号提供到微控器26的分离瞬时接触开关，以便手控固态电路保护器10的开和关，以及对断路条件复位。通过从微控器来的信号给光发射器29供电，以便指示电路保护器的工作状态。当电路保护器10断路时，这些光发射器29之一显示。微控器26还具有一个内部的非易失存储器，其存储定义保护功能的软件程序并存储软件程序采用的数据，例如断路响应特性。微控器26和控制板25可以随意地控制电路保护器的附加电极，表示为由虚线画出的第二电极11。
在半导体开关18的优选实施例中，微控器26通过断路电路36操作半导体开关18，产生一个适合控制FET19的驱动电压。因为驱动N沟道FET19的栅极的电压必须大于FET源极的电压约10伏，所以断路电路36包括电荷泵或类似电路，以便产生大于在正输入端子12上的电压。
图2是断路电路36的详细说明，其中在线31上的来自电流传感器24的输出信号ISENSE提供到第一电压比较器40。感应电流量ISENSE与微控器26的模拟输出线37上产生的第二阈值ITH2相比较。第二阈值ITH2的固定值根据特定负载14的过流容限编程到微控器26中。第一比较器40输出的比较结果提供到触发器42的RESET输入端。RESET输入端还通过提升(pull-up)电阻器44连接到正电源电压V+。
触发器42的SET输入端连接到双输入NAND(“与非”)门46的输出端，该NAND门46两个输入端连在一起作为反相器。第一NAND门46的输入端连接到来自微控器26的数字输出线33，其承载超过15kHz、特别地在20-80kHz的范围内、优选在50kHz的固定频率的脉冲信号。所述脉冲串具有固定占空度，由此形成一串恒定宽度的脉冲。如下所述，脉冲串周期地设置触发器输出，该触发器输出连接到具有三个输入端的第二NAND门48的一个输入端。第二NAND门48的另一个输入端接收来自微控器26的另一个数字输出线33上的ON信号。ON信号是有效(active)还是无效，通过手动操作控制板25的键盘27上的开关来确定。
第二NAND门48的第三输入端接收来自由第二比较器50和第二触发器51组成的瞬时断路装置的输出信号。具体地说，第二比较器50将电流传感器输出信号ISENSE与第三阈值ITH3进行比较。通过微控器26在另一个模拟输出线38上产生第三电流阈值ITH3并由编程到固态保护电路10的固定值定义。第三电流阈值ITH3大于第二电流阈值ITH2。在两个电流阈值之间的精确关系将通过随后的固态电流保护电路的操作而变得更明显。代替可编程的，第二和第三电流阈值ITH2和ITH3可以通过常规的电压分配器在到相应的比较器40和50的输入端设置。通过输出端连接到第二NAND门48的另一个输入端的第二触发器51锁存(latched)第二比较器50的输出。第二比较器50的设置输入端连接到来自微控器26的RESET输出线35。
至此描述的断路电路36的元件将输入信号提供到第二NAND门48。通过作为反相器连接的第三NAND门52提供该栅极的输出。由第三NAND门52发出的信号通过电阻器56耦合到隔离电路54，例如标准光隔离器。隔离电路54在线58上产生一个输出信号提供到常规FET栅驱动电路60的输入端。电荷泵62提供一个电压电平，FET栅驱动器60采用该电压电平通过线39偏置FET19的栅极。
在图1中，随着操作者按下键盘27上适合的开关，固态电路保护器10就执行操作。通过经线34提供高电平或有效ON信号给第二NAND门48，微控器26响应该开关的启动。此时，微控器26还开始在连接到第一NAND门46的数字输出线33上产生脉冲串。该脉冲串的高逻辑电平导致第一触发器42的输出升高，将另一高电平提供到第二NAND门48的另一个输入端。
在负载14的常规操作期间，来自电流传感器24的输出信号ISENSE小于第三阈值ITH3。其结果是，第二电压比较器50在第二NAND门48的第三输入端就产生一个高的逻辑电平。因此，第二NAND门48就产生一个低电平的输出信号，在通过第三NAND门52反相并通过电阻器54传导时，启动FET栅驱动器60。这样导致栅驱动器60使FET19的栅极偏压为导通状态，由此，通过电感器20将电流从正电压端子12提供到负载14。
通过半导体开关18的电流量快速增加并很快超过第二阈值ITH2。此时，第一比较器40的输出变低，复位触发器42并使第二NAND门48改变输出状态。这导致FET栅驱动器60使半导体开关18处于非导通。储存在电感器20中的能量产生流过负载14和回扫描(fly back)二极管21的衰减电流。
当线33上的脉冲串中的下一个正脉冲到达第一NAND门46时，将设置触发器42以便产生另一个高的逻辑输出电平，其再一次启动FET栅驱动器60和半导体开关18。这种半导体开关的开-断循环以线33上的信号速率持续突变电流，直到负载14中的电容器适当地充电，此时负载电流基本上变成小于第二阈值ITH2的电平的常数。因此，限定启动期间的负载电流小于第二阈值ITH2此时仍然提供电流以启动负载操作。一旦通过半导体开关18的电流下降到该阈值以下时，触发器42就不再被复位并且FET栅驱动器60就使半导体开关维持导通状态。继续维持这种导通状态，只要负载14正常执行功能。
如果启动期间存在负载故障，负载电流并不下降到第二阈值ITH2以下。在此情况下突变电流就不确定地持续。为了保护，通过计数提供到负载的电流脉冲和终止给定的足以给典型的负载电容器充电的脉冲数量出现时的突变，来限定突变电流的持续时间。具体地说，微控器26监测来自电流传感器24的输入线31，其表示交替的大电流和零电流条件并计算大电流脉冲的数量。
当产生参考的电流脉冲数量时，计算结果与参考数量比较并终止突变模式。此时，微控器26将线34上的低逻辑电平信号输送到断路电路36，其使半导体开关18非导通，直到操作者按下控制板25上的RESET开关并对微控器26复位。
与检测短路电路或“门闩故障”相比更难检测并联电弧故障。并联电弧故障可能由导线上的耗尽绝缘(worn insulation)引起，例如，导致间歇短路。电路保护器10的微控器26通过测量提供到负载14的脉冲来检测并联电弧故障。微控器26可以通过监测电流传感器24的输入线31或者通过监测输送到FET栅驱动器60的脉冲来测量脉冲。
可以采用大量算法以通告并联电弧故障。例如，当脉冲数处于预定范围之内时，可采用无限时间周期之内的多个脉冲、预定时间周期内的多个脉冲、通告的并联电弧故障的多个周期，或它们的任何结合。还应当注意，当参考脉冲时，“测量”可以进行积分、计数的或任何其它数学运算。应当理解，输送到FET栅驱动器60的脉冲表示为ISENSE大于ITH1的时间百分比。当测量的脉冲满足预定标准时，就通告并联电弧故障并且使得半导体开关18非导通。
可以采用替代电压传感器28以保护在电流突变模式下长时间周期的操作。在负载14流入过量电流时的短路电路条件期间，负载14两端的电压大大低于正常操作期间的电压。通过电压传感器28监测穿过负载14的电压，该电压传感器28提供一个模拟电压电平指示给微控器26。在电流突变模式期间如果被检测的负载电压保持低于给定的阈值电压的时间大于预定时间间隔，微控器26就通过将一个低逻辑电平(无效ON信号)提供到ON/OFF线34而关断断路电路36。
在常规的启动之后的过流条件期间固态保护电路10的操作可以参照示例的断路响应特性进行很好地理解，例如在图3中所描述的。低于第一阈值ITH1的负载电流可以不必由负载14承担，因此半导体开关18连续地导通。第一阈值ITH1设置在被保护的负载14的电流比的100％和125％之间。在ITH1和I2之间的负载电流可以长时间由负载承担，该时间与电流值成反比。换句话说，高于第一阈值ITH1的小偏差可以承受比接近电流I2的过流更长的时间周期。这就产生一个响应曲线的部分70中的线性断路响应特性。断路响应特性的该部分被编程到微控器26中并作为线性等式或作为数据表存储在它的存储器中。该数据表具有数值对，一个值是电流值、另一个值限定在固态电路保护器10必须断路之前能承受的电流值期间的时间间隔。
在电平I2和第三阈值ITH3之间的电流可以由负载在指定的周期T1内负担。负载14即使瞬时也不能承受高于较高的电平ITH3的电流，因此电流保护装置将立即断路。应当注意，负载14承受时的第二阈值ITH2和第三阈值ITH3之间的剖面区72内的该负载电流会损坏FET19。因此，当确定该区内的操作发生时，固态电路保护器10就进入操作的电流突变模式。在此模式下，半导体开关以产生一个小于第二阈值ITH2平均电流的速率脉动开启和关断。因此，负载保持通电以致负载电容器保持充电，而提供到负载的电流限制到第二阈值。
当检测的电流ISENSE在第一阈值ITH1和第二阈值ITH2之间时，因为电流低于两个比较器的阈值ITH2和ITH3，突变电路36起初保持半导体开关18处于导通状态。然而，微控器26接收来自线31上的电流传感器24的输出信号ISENSE，利用部分70的编程的断路响应特性确定是否关断半导体开关18。具体地说，微控器26确定是否在断路响应特性限定的时间周期内已经出现过流值。一旦已经出现，微控器26通过将一个低逻辑电平、无效的ON信号提供到数字线34来关断断路电路36。该恒定的低逻辑电平从第二NAND门48触发输出电平，该输出电平关断FET栅驱动器60和半导体开关18。微控器26还使控制板25上的光发射器29发光，其表示断路状态。OFF信号持续以便通过微控器26提供到断路电路36，直到按下控制板上25的手动复位开关。
当检测的负载电流信号ISENSE在电流阈值ITH2和ITH3之间时，微控器26不使用断路响应特性数据来确定是否关断断路电路36。而固态保护电路10进入电流突变模式，其中FET19以线33上的脉冲信号速率开启并关断。
具体参照图2，当电流传感器24在线31上产生大于线37上的第二阈值ITH2的输出信号ISENSE时，第一比较器40的输出就变低。该低输出对触发器42进行复位，由此将一个低逻辑电平提供到第二NAND门48的输入。这在第二NAND门52的输出处产生一个高的逻辑电平，其通过第三NAND门52反相，并因此将低逻辑电平提供到光隔离器54。这又使FET栅驱动器60无效，该驱动器60使半导体开关18不导通。此时，来自电感器20的电流通过负载14和回扫描二极管21流动。
半导体开关18保持关断直到来自微控器26的脉冲串中的下一个高的逻辑电平通过数字线33提供给断路电路36。由第一NAND门46反相的该脉冲设置触发器42，该触发器42产生一个提供到第二NAND门48的高输出电平。该高输出电平激活FET栅驱动器60，再一次使半导体开关导通。
当FET19再一次开启时，电感器20限制电流升高的速率，以致电流量并不立即超过第二阈值ITH2。因此，小量的电流将提供到负载14并使它的电容器充电。然而，通过半导体开关18的电流最终升高到将由第一比较器40检测的第二电流阈值ITH2以上。这一情况发生时，第一比较器40改变输出状态并对触发器42进行复位，第一比较器40又将信号提供到第二NAND门48，最终结果FET栅驱动器60就关断半导体开关18。这种半导体开关18的关断和开启循环持续，其结果是平均负载电流低于第一阈值ITH1。
尽管半导体开关18不暴露到与线性电流限定相同的热应力的较大水平，如果电流突变模式持续太长的时间周期，损坏FET19或负载仍然会发生。前面参照固态电路保护器10的开启操作进行了讨论，当已经产生给定数量的脉冲时，通过微控器26计算提供到负载的电流脉冲数量并通过线34把一个低逻辑电平OFF信号输送到断路电路36就可以限制电流突变的持续时间。或者可以采用电压传感器28检测短路并告知微控器26关断断路电路36。
参照图4中描述的由微控器26检测的示例性脉冲信号可以更好地理解并联电弧故障检测逻辑。示出一串脉冲74表示提供到负载14的电流脉冲数量。当由微控器26检测到多个脉冲74时，可以宣布并联电弧故障。此外，微控器26可以计算超过时间周期的脉冲74的数量。可选择地，可以把用于宣布并联电弧故障的范围编程到微控器26或将其作为编码成逻辑的硬件(hard)。
在一个优选实施例中，第一脉冲74初始化微控器。脉冲串具有50kHz的频率，运行最大每毫秒50个脉冲。应当注意，具体应用脉冲串的频率范围并不应该限制本发明。每个脉冲74导致了递增计数器的中断。计数器每100毫秒递减一次以降低任何损坏断路。每一毫秒分析计数。如果在1毫秒窗口内计数了36个或更多脉冲，就设置微控器26以便宣布门闩故障。如果微控器26在1毫秒窗口内计数在1个脉冲和36个脉冲之间，就宣布并联电弧故障，通过线34将一个低逻辑电平OFF信号输送到断路电路36。
微控器26可以求一串窗口的值。预先的窗口数量的结果将保留在微控器26的存储器中。例如，当六个预先的1毫秒窗口的四个就宣布并联电弧故障，微控器26将宣布并联电弧故障并使半导体开关非导通。当6毫秒内没有检测到脉冲，微控器26的存储器就被复位。本领域普通技术人员将认识到前述的时间段和脉冲数量是用于示例性目的并不应该看作是对本发明的范围的限制。
电流突变应当保证负载电流从不超过第三阈值电平ITH3。然而，在故障发生的事件中，第二比较器50检测高于该第三阈值电平ITH3的负载电流并产生使半导体开关18连续非导通的输出。具体地说，第二比较器50的输出变低，其对第二触发器51进行复位，由此将一个低逻辑电平提供到第二NAND门48。结果FET关断。

Claims (16)

1、一种用于保护电负载(14)避免并联电弧故障的设备(10)，包括：
半导体开关(18)，用于将所述电负载连接到电流源并具有控制输入；
电流传感器(24)，它耦合到所述半导体开关(18)并产生表示流到所述电负载(14)的电流值的传感器信号；以及
控制电路(26)，它连接到所述电流传感器(24)和所述半导体开关(18)并通过产生提供到所述控制输入的控制信号来响应所述传感器信号，当所述电流值小于第一阈值时所述控制电路具有第一工作模式，其中所述半导体开关(18)保持连续的导通状态，当所述电流值大于所述第一阈值并小于第二阈值时为第二工作模式，其中使所述半导体开关(18)在预定时段之后为非导通，当所述电流值大于所述第二阈值时为第三工作模式，其中所述半导体开关(18)交替脉动导通和非导通以将通过所述负载(14)的平均电流限制为小于所述第二阈值，所述控制电路(26)测量由脉动产生的电流脉冲(74)数，以确定是否发生并联电弧故障，当所测量的电流脉冲(74)数处于预定范围时，就宣告并联电弧故障，其中使所述半导体开关(18)为非导通。
2、权利要求1的设备(10)，其中对电流脉冲数进行计数。
3、权利要求2的设备(10)，其中在预定时段内对电流脉冲数进行计数。
4、权利要求2的设备(10)，其中在连续的预定时段内对电流脉冲数进行计数。
5、权利要求3的设备(10)，其中所述预定时段约为1毫秒。
6、权利要求4的设备(10)，其中在六个连续的预定时段内对电流脉冲数进行计数。
7、权利要求1的设备(10)，其中所述电流脉冲数范围在1和36个脉冲之间。
8、权利要求1的设备(10)，其中所述脉冲频率在约15kHz和75kHz之间。
9、权利要求8的设备(10)，其中所述脉冲频率为大约50kHz。
10、一种用于保护电负载(14)避免并联电弧故障的方法，包括以下步骤：
将半导体开关(18)设置在导通状态以便将源的电流提供到所述电负载(14)；
检测所述电流的值；
将所述电流值与第一阈值进行比较；
将所述电流值与大于所述第一阈值的第二阈值进行比较；
确定在预定时段内所述电流值何时超过所述第一阈值以及何时发生输送终止信号；响应所述终止信号，将所述半导体开关(18)设置在非导通状态以便终止向所述电负载(14)提供电流；以及
当所述电流值超过所述第二阈值时，交替地将所述半导体开关(18)设置为导通状态和非导通状态以便将电流脉冲提供到所述电负载(14)并将通过所述电负载(14)的平均电流限制为小于所述第二阈值，并测量所述电流脉冲(74)数，以确定是否发生并联电弧故障，当所测量的电流脉冲(74)数在预定范围之中时，就宣布并联电弧故障，其中设置所述半导体开关(18)以便终止给所述电负载(14)提供电流。
11、权利要求10的方法，其中对电流脉冲数进行计数。
12、权利要求11的方法，其中在预定时段内对电流脉冲数进行计数。
13、权利要求11的方法，其中在连续的预定时段内对电流脉冲数进行计数。
14、权利要求12的方法，其中所述预定时段为大约1毫秒。
15、权利要求13的方法，其中在六个连续的预定时段内对电流脉冲数进行计数。
16、权利要求14的方法，其中所述电流脉冲数范围在1和36个脉冲之间。
CNB021498997A 2001-09-28 2002-09-28 用于检测并抑制并联电弧故障的方法和装置 Expired - Fee Related CN100341219C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/967,116 2001-09-28
US09/967,116 US6590757B2 (en) 2001-09-28 2001-09-28 Method and apparatus for detecting and suppressing a parallel arc fault
US09/967116 2001-09-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1417913A CN1417913A (zh) 2003-05-14
CN100341219C true CN100341219C (zh) 2007-10-03

Family

ID=25512323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021498997A Expired - Fee Related CN100341219C (zh) 2001-09-28 2002-09-28 用于检测并抑制并联电弧故障的方法和装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6590757B2 (zh)
EP (1) EP1298770B1 (zh)
JP (1) JP4338118B2 (zh)
CN (1) CN100341219C (zh)
BR (1) BR0204291A (zh)
CA (1) CA2405135C (zh)
MX (1) MXPA02009607A (zh)
TW (1) TW575987B (zh)

Families Citing this family (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3845261B2 (ja) * 2001-02-28 2006-11-15 矢崎総業株式会社 自動車用電気負荷駆動制御装置
DE60119102T3 (de) * 2001-09-18 2015-08-06 Abb Technology Ag Elektronischer Schutzschalter
US7265746B2 (en) * 2003-06-04 2007-09-04 Illinois Tool Works Inc. Acoustic wave touch detection circuit and method
US6804094B2 (en) * 2002-04-04 2004-10-12 Power Electronic Systems, Inc. Ground fault circuit interrupter
US7449801B2 (en) * 2002-11-28 2008-11-11 Infineon Technologies Ag Semiconductor circuit arrangement for controlling a high voltage or a current of high current intensity
AU2003219535A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-30 Magnetek S.P.A. Electronic circuit breaker
US6943558B2 (en) * 2003-09-15 2005-09-13 The Boeing Company System and method for remotely detecting electric arc events in a power system
US20050254187A1 (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Defond Components Limited Arc fault circuit interrupter
US7292045B2 (en) * 2004-09-04 2007-11-06 Applied Materials, Inc. Detection and suppression of electrical arcing
CN100336150C (zh) * 2004-11-21 2007-09-05 中国铝业股份有限公司 操作板220v电源跳闸保护装置
US7747879B2 (en) 2005-02-16 2010-06-29 Leach International Corporation Power distribution system using solid state power controllers
US7460346B2 (en) * 2005-03-24 2008-12-02 Honeywell International Inc. Arc fault detection and confirmation using voltage and current analysis
JP4701052B2 (ja) * 2005-09-21 2011-06-15 矢崎総業株式会社 過電流検出装置
US7492163B2 (en) * 2006-04-27 2009-02-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Systems, devices, and methods for arc fault detection
WO2008011155A2 (en) * 2006-07-21 2008-01-24 Mcdermott Vernon C Sr Lamp or led failure monitoring system
US7902991B2 (en) * 2006-09-21 2011-03-08 Applied Materials, Inc. Frequency monitoring to detect plasma process abnormality
US8547675B2 (en) * 2006-11-07 2013-10-01 Hamilton Sundstrand Corporation Solid state power controller with lightning protection
US7656634B2 (en) * 2006-11-30 2010-02-02 Hamilton Sundstrand Corporation Increasing the system stability and lightning capability in a power distribution system that utilizes solid-state power controllers
US7558033B2 (en) 2007-02-27 2009-07-07 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter and method of parallel and series arc fault detection
US7570465B2 (en) 2007-12-19 2009-08-04 Eaton Corporation Industrial arc fault circuit interrupter and method of detecting arcing conditions
US8334700B2 (en) * 2008-02-14 2012-12-18 Mks Instruments, Inc. Arc detection
US8264237B2 (en) * 2008-02-14 2012-09-11 Mks Instruments, Inc. Application of wideband sampling for arc detection with a probabilistic model for quantitatively measuring arc events
US8289029B2 (en) 2008-02-14 2012-10-16 Mks Instruments, Inc. Application of wideband sampling for arc detection with a probabilistic model for quantitatively measuring arc events
US8436625B2 (en) * 2008-09-05 2013-05-07 Radar Engineers Identification of power system primary arcs based on pulse density
AT507102B1 (de) * 2009-02-23 2010-02-15 Moeller Gebaeudeautomation Gmb Schutzschalter
US8674844B2 (en) * 2009-03-19 2014-03-18 Applied Materials, Inc. Detecting plasma chamber malfunction
US9349559B2 (en) 2009-03-23 2016-05-24 Siemens Industry, Inc. Low-profile electronic circuit breakers, breaker tripping mechanisms, and systems and methods of using same
JP5502439B2 (ja) * 2009-11-30 2014-05-28 株式会社東芝 保護継電器
JP5578661B2 (ja) * 2010-03-31 2014-08-27 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ 半導体遮断器及び直流給電システム
JP5115829B2 (ja) * 2010-06-09 2013-01-09 株式会社デンソー スイッチング装置
US8395873B2 (en) * 2010-06-09 2013-03-12 Hamilton Sundstrand Corporation SSPC with dual fault detectors
US8649139B2 (en) * 2010-08-23 2014-02-11 General Electric Company Methods, systems, and apparatus for detecting arc flash events using current and voltage
US20120072739A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-22 Michael Isaacson Short circuit control for high current pulse power supply
RU2531260C2 (ru) * 2012-11-23 2014-10-20 Александр Леонидович Куликов Способ токовой защиты
ITMI20130001A1 (it) * 2013-01-03 2014-07-04 St Microelectronics Srl SISTEMA ELETTRICO COMPRENDENTE UN APPARATO DI PILOTAGGIO DI UN CARICO CON AUTO-RIAVVIO E METODO DI FUNZIONAMENTO DELLÂeuro¿APPARATO
AU2013396322B2 (en) * 2013-06-27 2018-01-18 Schneider Electric USA, Inc. Adaptive arc fault detection trip decision buffer
DE102014005524B4 (de) 2014-04-15 2022-10-20 Lisa Dräxlmaier GmbH Unterbrechung eines Stromes
CN104037740A (zh) * 2014-05-31 2014-09-10 袁芳革 一种电弧故障断路装置
RU2584548C1 (ru) * 2015-04-01 2016-05-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для максимальной токовой защиты электроустановок
US11050236B2 (en) * 2016-05-12 2021-06-29 Intelesol, Llc Solid-state line disturbance circuit interrupter
DE102016006022B3 (de) * 2016-05-17 2017-08-31 Enertex Bayern GmbH Schutzeinrichtung und Verfahren zum Schutz bei einem elektrischen Kurzschluss
RU2629757C1 (ru) * 2016-05-24 2017-09-01 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Измерительный орган для токовой защиты кабельных линий
RU2624907C1 (ru) * 2016-05-24 2017-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах
RU2629958C1 (ru) * 2016-05-24 2017-09-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для токовой защиты электроустановки
WO2018217883A2 (en) 2017-05-23 2018-11-29 Pass & Seymour, Inc. Arc fault circuit interrupter
RU2667064C1 (ru) * 2017-06-02 2018-09-14 Александр Евгеньевич Бондаренко Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания
RU179419U1 (ru) * 2017-08-01 2018-05-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Устройство направленной токовой защиты
RU2678189C1 (ru) * 2018-01-09 2019-01-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) Устройство для токовой защиты электроустановок
CN108627748B (zh) * 2018-04-02 2020-09-01 北京腾控科技有限公司 一种基于电弧脉冲信号时间特性的故障电弧检测方法
CN108508379B (zh) * 2018-06-07 2024-07-23 艾乐德电子（南京）有限公司 一种能够产生电压输出的程控式电子负载装置及测试方法
WO2019245724A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 Illinois Institute Of Technology Intelligent tri-mode solid state circuit breakers
US11056981B2 (en) 2018-07-07 2021-07-06 Intelesol, Llc Method and apparatus for signal extraction with sample and hold and release
US11671029B2 (en) 2018-07-07 2023-06-06 Intelesol, Llc AC to DC converters
US11581725B2 (en) 2018-07-07 2023-02-14 Intelesol, Llc Solid-state power interrupters
DE102018121729B4 (de) * 2018-09-06 2020-03-26 Lisa Dräxlmaier GmbH Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Absicherung einer elektrischen Verbindung
US11349296B2 (en) 2018-10-01 2022-05-31 Intelesol, Llc Solid-state circuit interrupters
US11342735B2 (en) * 2018-10-11 2022-05-24 Intelesol, Llc Solid-state line disturbance circuit interrupter
US10714923B2 (en) * 2018-11-29 2020-07-14 Analog Devices Internatianal Unlimited Company Protection device
EP3900487A4 (en) 2018-12-17 2022-09-21 Intelesol, LLC ALTERNATELY DRIVEN LIGHT EMITTING DIODE SYSTEMS
EP3696979A1 (de) 2019-02-15 2020-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Elektronischer schalter mit stromregulierung
RU2704792C1 (ru) * 2019-03-12 2019-10-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для токовой защиты электроустановки
US11493976B2 (en) * 2019-03-27 2022-11-08 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to dynamically limit current
US11373831B2 (en) 2019-05-18 2022-06-28 Amber Solutions, Inc. Intelligent circuit breakers
JP7554272B2 (ja) 2020-01-21 2024-09-19 アンバー セミコンダクター，インク． インテリジェント回路遮断
RU2744511C1 (ru) * 2020-04-03 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Способ повышения чувствительности геркона с обмоткой управления, закрепленного вблизи проводника с током
RU2760952C1 (ru) * 2020-08-11 2021-12-01 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Способ проверки релейной защиты и автоматики при каскадном воздействии
EP4197086A4 (en) 2020-08-11 2024-09-04 Amber Semiconductor Inc INTELLIGENT POWER SOURCE SELECTION AND MONITORING CONTROL SYSTEM
JP7525783B2 (ja) 2020-08-28 2024-07-31 日新電機株式会社 半導体遮断装置
RU2743483C1 (ru) * 2020-09-11 2021-02-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Устройство токовой защиты для ячеек комплектных распределительных устройств
RU2759638C1 (ru) * 2021-03-02 2021-11-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГПУ) Устройство максимальной токовой защиты
RU2768976C1 (ru) * 2021-06-29 2022-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Измерительный орган для релейной защиты на герконах линии электропередачи напряжением 500 кВ
CN113765084A (zh) * 2021-09-10 2021-12-07 华为技术有限公司 一种供电设备、供电系统及服务器机柜
US12113525B2 (en) 2021-09-30 2024-10-08 Amber Semiconductor, Inc. Intelligent electrical switches
US20230324936A1 (en) * 2022-04-12 2023-10-12 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Direct current monitoring using a centralized protection and control system
CN114825261B (zh) * 2022-04-26 2024-05-10 湖南麦格米特电气技术有限公司 一种短路保护电路、供电装置和电子装置
CN114784764B (zh) * 2022-06-01 2023-05-16 安徽一天电气技术股份有限公司 弧光保护系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5003426A (en) * 1989-06-06 1991-03-26 Sigma Instruments, Inc. Faulted current indicators and inrush restraints therefor
US5216352A (en) * 1990-11-29 1993-06-01 Square D Company Solid state current controlled interruption system
CN2237296Y (zh) * 1995-06-07 1996-10-09 西安电子工程研究所 雷达天线控制系统过流保护器
US6104584A (en) * 1999-02-18 2000-08-15 Lucent Technologies, Inc. Voltage feedback inrush current limit circuit having increased tolerance for component value variation
CN2432713Y (zh) * 2000-05-01 2001-05-30 齐宇庆 一种无熔丝保险装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4376243A (en) 1981-01-26 1983-03-08 General Motors Corporation Arc detector for electric rod furnace
DE19850001A1 (de) * 1998-10-30 2000-05-04 Mannesmann Vdo Ag Fehlerstromerkennung in Steuereinheiten
US6356423B1 (en) * 2000-04-26 2002-03-12 Eaton Corporation Soild state protection circuit for electrical apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5003426A (en) * 1989-06-06 1991-03-26 Sigma Instruments, Inc. Faulted current indicators and inrush restraints therefor
US5216352A (en) * 1990-11-29 1993-06-01 Square D Company Solid state current controlled interruption system
CN2237296Y (zh) * 1995-06-07 1996-10-09 西安电子工程研究所 雷达天线控制系统过流保护器
US6104584A (en) * 1999-02-18 2000-08-15 Lucent Technologies, Inc. Voltage feedback inrush current limit circuit having increased tolerance for component value variation
CN2432713Y (zh) * 2000-05-01 2001-05-30 齐宇庆 一种无熔丝保险装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2405135C (en) 2012-05-15
EP1298770A3 (en) 2009-08-19
EP1298770B1 (en) 2013-12-11
BR0204291A (pt) 2003-09-16
US20030063420A1 (en) 2003-04-03
MXPA02009607A (es) 2003-04-03
US6590757B2 (en) 2003-07-08
CN1417913A (zh) 2003-05-14
JP2003189459A (ja) 2003-07-04
EP1298770A2 (en) 2003-04-02
TW575987B (en) 2004-02-11
JP4338118B2 (ja) 2009-10-07
CA2405135A1 (en) 2003-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100341219C (zh) 用于检测并抑制并联电弧故障的方法和装置
US6356423B1 (en) Soild state protection circuit for electrical apparatus
US8760832B2 (en) Load circuit protection device
CN102280862B (zh) 变频器输入输出反接检测保护方法及装置
US20120014022A1 (en) Integrated power supply protection circuit with fault detection capability
JP4298694B2 (ja) 避雷器の切離し制御装置
CA2614427C (en) Method and apparatus for recognizing a change-of-state in communication signals of electronic circuits
CN1262444A (zh) 改进的电路监视设备
KR20180110586A (ko) 소프트―스타트 및 보호를 구비한 전력 공급 장치
KR102419237B1 (ko) 배터리 셀 전류의 측정 방법 및 장치
JPH1198835A (ja) Ｈブリッジ昇圧回路
CN114747106A (zh) 剩余电流断路器
JPH0254025B2 (zh)
CN1045141C (zh) 将电网与过电流条件下的负荷隔离的电路
US11190002B2 (en) Circuits to identify protection device failures
US7035067B2 (en) Apparatus for detecting coil failure in an actuating solenoid of an electrical power switch
JP2007181357A (ja) 過電流検出機能を備えたコンデンサ入力型整流回路及びそれを用いたインバータ装置
CN113834964B (zh) 直流过电流检测器
RU1798853C (ru) Устройство дл включени питани нагрузки с защитой от короткого замыкани
CN1248704A (zh) 电源线电压监测器
CN118661105A (zh) 用于半导体开关的功能检查的方法和布置系统
JPH0549161A (ja) 電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071003

Termination date: 20150928

EXPY Termination of patent right or utility model