CN103168246A

CN103168246A - 通过分析dc充电电路来估计可获得的短路电流的方法

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Publication number: CN103168246A
Application number: CN2011800491760A
Authority: CN
Inventors: 蒂莫西·李·史密斯
Original assignee: Schneider Electric USA Inc
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2031-10-06
Also published as: CA2813566C; CA2813566A1; WO2012051029A1; CN103168246B; EP2628014A1; US20120095709A1; US8762085B2; MX2013003848A; EP2628014B1

Abstract

一种通过检查由连接到节点的直流充电电路吸收的电流的频谱成分来动态估计交流配电系统中的节点处的可获得的短路电流（SCCA）的系统和方法。为特定的充电电路建立由充电电路吸收的电流的总的谐波电流失真（THDi）和在该节点的SCCA之间的相关关系。在该节点的SCCA的估计值是通过获取由充电电路吸收的电流的电流测量结果，分析这些电流测量结果来确定THDi，以及基于所确定的THDi估计SCCA的对应值来得到的。还提供了用于校准特定的充电电路以具有适用于估计SCCA的电抗和电阻的方法。

Description

通过分析DC充电电路来估计可获得的短路电流的方法

发明领域

本公开一般涉及对在电力输送系统中的节点的电弧闪光的潜在危险的估计，并且更特别地，涉及基于通过也连接到节点的直流充电电路吸收的电流的总的谐波电流失真来动态估计在交流电路中的节点处的短路电流可获得性的系统和方法。

背景

当空气被电离从而在具有电压电势的两个导体之间传导电能时通常会发生电弧闪光事件。在电弧闪光事件期间，能量被释放，这可能会导致对接近该事件的任何人或任何事物造成灼伤和其他伤害。根据职业安全与健康管理局（OSHA）的要求，雇主被要求对在工人被要求进行工作或接近带电的电气设备的区域的电弧闪光的潜在危害进行分类，并为他们的工人提供关于适当的防护服和安全工作距离的适当的指导。为了对电弧闪光的潜在危害进行分类，一般需要详细研究电气系统以确定：短路电流可获得性，距电力供应站的距离，将特定的节点连接到电力供应站的基础设施，及关于断路器安全切断和它们的响应时间的详细信息。

一般情况下，需要估计的最昂贵的参数是可获得的短路电流（SCCA），其是在短路事件的情况下，可从交流（AC）电路的特定节点吸收的电流量的量度。一旦准确地估计了SCCA，可根据例如电气和电子工程师协会的出版物1584（IEEE1584）中提供的方法确定电弧闪光的潜在危险。同样，电弧闪光的潜在危险分类可根据国家防火协会的标准70E（NFPA70E）中提供的方法来确定。电弧闪光的潜在危险和电弧闪光的潜在危险分类可以例如由工人使用，以确定安全工作距离，选择合适的个人防护服，并以其他方式维持安全的工作环境。通常情况下，通过考虑从发电站到特定节点的距离、将特定节点连接到配电系统的供电线的变压器的性质、测量仪器和将特定节点连接到变压器的导体的材料来作出对SCCA的估计。但是，这些方法可能不希望地导致SCCA的过高估计。

SCCA的过高估计可能是危险的，并且在电弧闪光的情况下可能导致比实际呈现的风险较小的计算的入射能量，因为很多保护设备具有逆向的，或非常逆向的时间-响应曲线，使得非常高电流的电弧闪光将非常快地触发保护设备，并比为忍受由于保护设备的延迟反应引起的较长的持续时间所允许的相对低电流的电弧闪光导致更少的入射能量。因此，可取的是准确地估计在AC电路中的特定节点的SCCA。此外，可取的是动态并实时地估计SCCA，以便在例如由于配电系统的配置变化导致的SCCA变化时提供更新的SCCA信息。

发明简述

本文提供了一种用于估计在交流（AC）电路中的节点可获得的短路电流（SCCA）的量的方法。本公开提供了用于分析由连接到AC电路中的节点的直流（DC）充电电路吸收的电流。分析该电流以确定总的谐波电流失真（THDi）。本公开的各方面提供了用于建立在THDi的确定值和AC电路的测量点的SCCA之间的相关性。使用DC充电电路的THDi与AC电路的SCCA之间的相关性，本公开的实现提供了一种用于基于所确定的THDi来估计SCCA的量的方法。

本公开的方面注意到：THDi与SCCA的曲线图揭示了两个区域，或SCCA的范围，这两个区域由拐点分开。虽然在一个区域中的相关性可以由多项式建模，该拐点以上的区域不那么容易被数学地描述。公开了用于有利地调节或调整DC充电电路的参数，以保持在相关关系可以被准确地建模地区域的THDi和SCCA之间的相关性的方法。本公开的实现进一步提供了用于动态调整DC充电电路的参数，以便即使在由于AC电路的配置发生变化导致的SCCA可能动态地变化的情况下，将DC充电电路保持在相关关系可以被准确地建模的区域。本公开的方面进一步提供了使用SCCA的估计值计算电弧闪光的潜在危险的值和电弧闪光的潜在危险分类并传达该信息的方法。

本公开的上述及其它方面和实现对术领域的普通技术人员而言，在阅读参考附图的各种实施方式和/或方面的详细描述后，将是明显的，接下来提供附图的简要描述。

附图描述

本发明的上述和其它优点在阅读下面的详细描述并参考附图后，将变得显而易见。

图1是提供通过测量由连接到节点的直流充电电路吸收的电流的总的谐波电流失真来估计交流电路中的节点可获得的短路电流的本公开的一个示例性实现的流程图。

图2A提供了用于测量流入连接到交流电路的节点的直流充电电路的电流的总的谐波电流失真的系统的一个示例性配置。

图2B提供了用于测量流入可移除地连接到交流电路的节点的DC充电电路的电流的总的谐波电流失真的系统的一个示例性配置。

图2C提供了用于测量流入DC充电电路的电流的总的谐波电流失真的系统的一个示例性配置，其用于产生总的谐波电流失真和可获得的短路电流之间的关系的实验结果。

图3示出了演示总的谐波电流失真和可获得的短路电流之间的关系的实验和模拟的结果的图。

具体实施方式

图1是提供本公开的一个示例性实现的流程图100，其用于估计在交流（AC）电路中的节点的可获得的短路电流（SCCA）。通过测量连接到该节点的直流（DC）充电电路吸收的电流的总的谐波电流失真（THDi）来估计SCCA。在一个实现中，流入DC充电电路的电流使用电流传感器来测量以形成一组测量值。基于一组测量值来确定流入DC充电电路的电流的THDi。基于在DC充电电路的THDi和AC电路中的感兴趣的节点的SCCA之间建立的相关性来做出对SCCA的量的估计。流程图100提供了用于采集一组测量值（110），对这些测量值进行分析以确定THDi（120），基于所确定的THDi的值来估计SCCA的量（130），并将SCCA的估计值存储在存储器中（140）。在一个示例性配置中，在AC电路中的感兴趣的节点可以是电力系统领域的技术人员理解的术语：公共耦合点（PCC）。感兴趣的节点可以是用户可以达到的断开连接及保护设备的接入点。感兴趣的节点也可以是当永久性安装时，如变压器的设备自我保护处的点。

应当强调的是，术语THDi和SCCA与电力系统领域中的技术人员通常所理解的那些术语一样地使用。THDi的小写字母“i”指电流，与可以用来确定总谐波失真的其他类型的输入波形是不同的。SCCA是在短路事件的情况下，可以从交流（AC）电路的特定节点吸收的电流的量的量度。THDi通常表示为百分比或比率，及SCCA通常以千安培（kA）表示。

基于THDi的确定值估计SCCA的量（130）之后，本公开的实现例如，根据电气和电子工程师协会（IEEE1584）的出版物1584中提供的公式，可以部分地基于SCCA的估计量有选择地计算出电弧闪光的潜在危险。例如，根据国家防火协会的标准70E（NFPA70E）中提供的方法，可以选择性地确定电弧闪光的潜在危险类别。通过将信息显示在用户界面上，实现可以传达已确定的SCCA，电弧闪光潜在危险或电弧闪光潜在危险类别。用户界面可包括：显示器、闪烁的灯光、声音警报，或任何其他适合传达信息的设备。可替换地或另外地，实现可以通过将信息发送给接收人来传达信息。在一个配置中，已确定的SCCA、电弧闪光潜在危险或电弧闪光潜在危险类别的传达可以在超过或低于阈值时执行。本公开的实现还提供了传达SCCA的估计量及在SCCA的估计量超过阈值的情况下传达警报。在一个示例性配置中，可以通过将该警报信息显示在用户界面上诸如上文所述的用户界面或通过将警报信息发送给接收人来传达该警报。

图2A提供SCCA估计系统200的一个示例性配置。SCCA估计系统200包括AC电路215，其具有第一线路210、第二线路212、以及第三线路214。在所提供的示例性配置中，三条线路（210、212、214）均携带电压和电流波形，彼此相位偏移120度。三条线路（210、212、214）电连接到DC充电电路220。由三条线路（210、212、214）递送的电流使用串联连接到相应的线路（210、212、214）的各自的电流传感器（230、232、234）测量。电流传感器（230、232、234）也被连接到控制器240。控制器240包括处理器250和存储器260。控制器240被配置为接收由电流传感器（230、232、234）获取的一组电流测量值。任何电流传感器（230、232、234）可以操作来测量由DC充电电路220吸收的电流，并将电流测量结果报告给控制器240。SCCA估计系统200被配置为使用该组电流测量结果来形成在节点205的SCCA的量的估计值。节点205是三条线路（210、212、214）中的任何一个上的点，在该点，电流从AC电路215流向DC充电电路220。处理器250由控制器240使用以基于一组电流测量结果来确定THDi并基于所确定的THDi来估计SCCA的量。该处理器250可以有选择地由控制器240使用以基于SCCA的估计量和可以由用户提供或由另外的测量设备提供的其他值来计算电弧闪光潜在危险。处理器250可以进一步用于将电弧闪光潜在危险和电弧闪光潜在危险类别关联。存储器260由控制器240使用以存储从电流传感器（230、232、234）接收的一组电流测量值，并存储SCCA的估计值和THDi的确定值。存储器260可以选择性地用来存储电弧闪光的潜在危险和电弧闪光潜在危险类别。

DC充电电路220包括电感器222、电容器224、电阻器226、和二极管整流器270。二极管整流器270包括6个二极管：第一二极管271、第二二极管272、第三二极管273、第四二极管274、第五二极管275、和第六二极管276。AC电路215的三条线路（210、212、214）连接到二极管整流器270。第一线路210被电连接到第一二极管271的阳极和第二二极管272的阴极。第二线路212连接到第三二极管273的阳极和第四二极管274的阴极。第三线路214连接到第五二极管275的阳极和第六二极管276的阴极。第二二极管272、第四二极管274和第六二极管276的阳极连接到二极管整流器270的第一DC输出端277。第一二极管271、第三二极管273、第五二极管275的阴极连接到二极管整流器270的第二DC输出端278。在一个实现中，二极管整流器270的所产生的配置可以称为二极管桥。二极管整流器270可以操作以将来自AC电路215的AC电流整流为DC充电电路220的DC电流。电感器222、电容器224和电阻器226相结合以模拟DC充电电路220上的负载效果。电感器222串联连接在第一DC输出端277和电容器224之间。电容器224串联连接在电感器222和第二DC输出端278之间。电阻器226并联跨接在电容器224两端。在一个示例配置中，DC充电电路220可以被用于实验目的以设计DC充电电路220的电感、电容、和电阻参数。

虽然上述配置已经描述了使用二极管整流器270来向DC充电电路220供给DC电流，本公开的方面涉及包含用于从AC电源供给DC电流的任何整流电路的相似的系统，例如，包括，包含由六个或更多的绝缘栅双极型晶体管组成的固态开关阵列的系统。DC充电电路220仅被连接到AC电路的两条载流线路，或连接到一条载流线路和AC电路的地线或中线的配置可以有选择地实现。在SCCA估计系统200的一个示例性实现中，AC电路215可以是交流电力输送系统，及三条线路（210、212、214）可以是电力输送线。在一个配置中，其中电流传感器（230、232、234）连接到SCCA估计系统200的节点205可以是公共耦合点（PCC），在电力系统的上下文中理解该术语。此外，虽然SCCA估计系统200被示出具有三个电流传感器（230、232、234），在替代的配置中，可以提供少于或多于三个电流传感器，例如一个、两个、或四个。电流传感器（230、232、234）可选择性地为霍尔效应电流传感器或电流到电压变换器。在包含一个以上的电流传感器的配置中，控制器240可以分析来自每个电流传感器的一组电流测量结果，并可以根据各组测量值确定THDi及可以考虑平均的THDi。SCCA估计系统200的配置还可以包含电压传感器以测量三条线路（210、212、214）的电压电势。电压测量结果可用于计算电弧闪光潜在危险或电弧闪光潜在危险的类别。此外，可以分析电压测量结果的频谱内容，关于电压波形的频谱内容的信息可有利地用于通过滤除施加在波形中的谐波失真进一步改进THDi的确定值。通过利用来自电压波形的频谱内容信息来确定THDi可以导致更准确的SCCA估计。

控制器240被配置来分析电流测量结果，以确定由DC充电电路220吸收的电流的总的谐波电流失真（THDi）。由控制器240进行对测得的电流的频谱分析。控制器找到测量的电流在AC电路215的电压或电流的基波频率处的内容和在基波频率的选定的谐波频率处的内容。然后，控制器240通过计算在选定的谐波频率测得的电流和在基波频率测得的电流之间的比值来确定THDi。可替代地，控制器240可以通过确定在选定的谐波频率测得的电流与总电流的比值来计算出THDi。例如，AC电路215中的电压或电流的基波频率可为60赫兹或50赫兹，并且谐波频率发生在基波频率的整数倍。例如，电流传感器（230、232、234）可以被配置为以250kHz的速率或以另一适合于在受到奈奎斯特定理限制的期望的频率分析测量的电流的速率以规则的间隔采样流入DC充电电路220的电流。在示于图2A的SCCA估计系统200中，一旦测得的电流由控制器240接收到，可以采用数字信号处理技术以检查测得的电流的频谱特征。例如，测得的电流可以有选择地使用快速傅立叶变换、离散傅立叶变换、或用于计算在特定的确定频率测量的信号的内容的任何其他方法进行分析。

在本公开的实现中，DC充电电路220可以选择性地被永久地连接到AC电路215。例如，在AC电路215是交流电源电路的配置中，DC充电电路220可以是包含到配电板的电子部件。在这样的示例性配置中，SCCA估计系统200通过测量由DC充电电路220吸收的电流并使用控制器240分析一组电流测量结果来实现。在SCCA估计系统200的实现中，DC充电电路220的电感、电容和电阻可以是由DC充电电路220供电的电子部件。在SCCA估计系统200的实现中，DC充电电路220的电感、电容和电阻可选择性地调节。

图2B提供了SCCA估计系统200'的另一种实现，其包含可移除地连接到AC电路215的DC充电电路220。现在参考图2B，AC电路215有三条线路（210、212、214），且每条线路电连接到DC充电电路220。该DC充电电路220被容纳在壳体280内。壳体280具有从壳体280的外部可达的导电端子（282、284、286）。导电端子（282、284、286）适于与AC电路215的三条线路（210、212、214）电气连接。第一线路210连接到第一导电端子282；第二线路212连接到第二导电端子284；以及第三线路214连接到第三导电端子286。导电端子（282、284、286）使用容纳在壳体280中的导体（281、283、285）电连接到DC充电电路220。该壳体280还包括电流传感器230，其测量通过所述第一线路210吸收的电流。电流传感器230被连接到控制器240并被配置为将一组电流测量结果发送到控制器240。在提供的示例性的实现中，仅使用电流传感器230测量了通过第一线路210吸收的电流，以提供一组电流测量结果到控制器240，但是本公开的实现可包含测量通过三条线路中的每条线路吸收的电流的电流传感器。在DC充电电路220可移除地连接到AC电路215的实现中，DC充电电路可以被设计具有适合于估计在节点205的SCCA的量的特定的电感、电容和电阻。DC充电电路220的电感、电容和电阻可任选地调节。图2B中提供的SCCA估计系统200'被示出为具有位于壳体280的外侧的控制器240，但是本公开不限于此。容纳DC充电电路220的壳体280可以选择性地容纳控制器240。控制器240被配置为使用处理器250和存储器260分析来自电流传感器230的一组电流测量结果来确定THDi，并使用已建立的相关性来估计在交流电路215的节点205的SCCA的相应值。

在AC电路215的节点205的SCCA可基于由DC充电电路220吸收的电流的THDi来估计。利用在节点205的SCCA的量和由DC充电电路220吸收的电流的THDi之间建立的相关性进行估计。DC充电电路220的THDi和SCCA之间的相关性可以按照下面结合图3的讨论概述的方法建立。简言之，当DC充电电路220连接到经过校准的具有已知值的SCCA的AC电路215时，可通过确定THDi建立相关性。AC电路215的SCCA可以被修改及THDi可被重复确定直到确定关联模式。一旦为特定的DC充电电路220建立关联模式，THDi的后续的确定值可用于估计SCCA的量。THDi和SCCA之间的相关性可以选择性地通过DC充电电路220的准确的电气模型的计算仿真来建立。

图2C还提供了SCCA估计系统200’’的另一种示例性配置，其可用于产生THDi和SCCA之间的关系的实验结果。图3所示的实验结果使用图2C所示的SCCA估计系统200’’的配置生成。现在参看图2C，AC电路215使用可从施耐德电气公司购买到的ATV61HD55N4AC驱动三相功率转换器实现。电流传感器230使用工作在250kHz的采样频率的横河PZ4000功率分析仪实现。该DC充电电路220被实现为具有与ATV61HD55N4AC驱动三相功率转换器的标称值匹配的电感和电容。电感器222具有0.12mH的值，及电容器224具有3.9mF的值。电阻器226的值被选择为允许AC电路215达到79.8kW的输出功率。因此，在下面的表1提供了电阻器226的每一实验结果的示例性值。虽然AC电路215包括连接到DC充电电路220的三条线路（210、212、214），在提供的示例性的实现中，仅流过第一线路210的电流被使用电流传感器230测量。从AC电路215延伸的第一线路210连接到第一负载电阻器292和第一负载电感器291。类似地，第二线路212连接到第二负载电阻器294和第二负载电感器293，及第三线路214连接到第三负载电阻器296和第三负载电感器295。负载电阻器（292、294、296）和负载电感器（291、293、295）相结合以模拟AC电路215上的电感负载。

图3示出了展示THDi和SCCA之间的关系的实验和模拟结果的示例图。图3所示的图表包括两组数据。方形的点是使用示于图2C的SCCA估计系统200’’的配置收集的实验结果。菱形的点是通过在电路仿真软件程序仿真SCCA估计系统200’’的性能确定的仿真结果，所述电路仿真软件程序即使用以集成电路重点仿真程序（SPICE），这是一个通用的开源电子电路仿真器。图3中示出的图表揭示了标记为区域1和区域2的两个区域。在测量和仿真的特定配置中，区域1对应于低于大约30kA的SCCA值及区域2对应于大约30kA以上的SCCA值。区域1和区域2之间的过渡点可以被描述为相关关系中的拐点305，或非正式地描述为“膝点（knee）”。跨越区域1和区域2的THDi和SCCA之间的关系的精确的数学描述不太可能，但在区域1的关系可以用三阶多项式建模，及在区域2的关系可以用对数关系建模。在区域1，AC电路215的阻抗占主导，使得降低AC电路215的阻抗对应于增大在DC充电电路220中生成的谐波电流。AC电路215的负载电感器（291、293、295）的阻抗在较大的SCCA值较小，如下面在表1示出和讨论的。根据所示的示例性配置，在区域2中的AC电路215的阻抗负载电感器（291、293、295）的变化不会显著地影响在DC充电电路220产生的谐波电流。

再次参考图2C，调整负载电阻器（292、294、296）和负载电感器（291、293、295）的值允许AC电路215在节点205具有特定的SCCA值。要生成在图3所示的图表中的实验结果，上述值被调整以提供在节点205处的以下SCCA值：1kA、5kA、10kA、18kA和22kA。在下面的表1中提供了针对SCCA的每个值的负载电阻器（292、294、296）和负载电感器（291、293、295）的值。负载在60Hz频率的电抗也被提供在表1中。选择这些值使得功率因数，即负载的电抗与负载电阻之比，对于产生的每个SCCA值为80％。在下面的表1中，最左边的列提供由AC电路215产生的在节点205处的SCCA值。在标题Rp下的第二列提供负载电阻器（292、294、296）的值，在标题Lp下的第三列提供负载电感器（291、293、295）的值。在标题Xp下的第四列提供AC电路215在60Hz频率的电抗。在标题R下的第五列提供被选择以允许AC电路215对于每个生成的SCCA值达到79.8kW的功率输出的电阻器226的值。

表1:实验的SCCA估计系统值

SCCA(kA)	Rp(Ohm)	Lp(mH)	Xp(Ohm)	R(Ohm)
					1	0.222	0.441	0.166	5.38
5	0.044	0.088	0.033	5.51
					10	0.022	0.044	0.017	5.52
18	0.012	0.024	0.009	5.535
					22	0.01	0.02	0.008	5.55

在图3所示的图表还提供了从使用SPICE软件仿真示于图2C的SCCA估计系统200’’的操作的结果。仿真结果被示出为图3中示出的图中的菱形的点。针对实验测得的每个SCCA值收集SPICE仿真的结果。此外，使用SPICE软件计算在50kA、100kA，和无穷大的SCCA值的THDi的仿真值。至少部分地收集最后三个模拟结果，以便更好地理解在图3所示的图表指示的区域2的THDi和SCCA之间的关系。对于最后三个模拟结果，功率因数（为负载电阻器226与负载在60Hz的电抗的比值）被设置为20％而不是80％。

表2提供了如上所述的实验结果的结果，并显示在图3中示出的图中。表2中的值包括在基波频率及在选定的谐波频率测量的电流的内容。THDi的值也被提供。通过取在选定的谐波频率测量的电流的平方和的平方根并将该平方根除以在基波频率测得的电流来计算THDi。在表2中，在选定的谐波频率测得的电流的平方和也被列在表中，其称为I_有害。同样地，表3提供了上面描述的和在图3中显示的仿真结果的结果。

表2:实验结果

谐波	1kA	5kA	10kA	18kA	22kA
						基波	108.22	103	110.03	109.48	109.78
5	30.17	48.03	63.43	67.53	69.54
						7	7.49	23.94	36.25	41.02	42.76
11	2.69	3.78	3.84	3.89	4.28
						13	0.93	1.45	2.21	2.16	2.21
17	0.18	0.37	0.36	0.37	0.4
						19	0.12	0.16	0.22	0.18	0.2
23	0.03	0.08	0.07	0.07	0.07
						25	0.02	0.04	0.06	0.04	0.03
29	0.03	0.02	0.01	0.01	0.01

31	0.01	0.02	0.04	0.02	0.03
						I_有害	31.21	53.82	73.19	79.14	81.77
THDi	29%	52%	67%	72%	74%

表3:仿真结果

谐波	1kA	5kA	10kA	18kA	22kA	50kA	100kA	无穷
									基波	131.29	127.4	129.6	130.83	130.88	130.83	131.09	132.72
5	34.97	59.77	76.86	85.61	87.03	89.27	91.45	94.54
									7	8.4	28.49	45.54	53.81	55.54	58.65	61.60	65.30
11	6.54	8.57	7.53	9.24	10.02	12.07	13.92	16.32
									13	4.1	5.89	8.89	8.76	8.47	8.29	7.90	7.75
17	1.96	4.26	3.96	5.16	5.6	6.44	7.10	7.77
									19	1.84	2.73	3.66	3.5	3.48	3.82	4.22	4.88
23	1	2.62	2.54	3.07	3.25	3.53	3.62	3.61
									25	0.83	1.76	2.09	2.18	2.28	2.63	2.94	3.26
29	0.73	1.74	1.78	1.88	1.95	2.00	1.93	1.87
									31	0.59	1.28	1.41	1.62	1.68	1.86	1.94	1.97
I_有害	36.91	67.32	90.35	102.21	104.39	108.2	111.85	116.81
									THDi	28%	53%	70%	78%	80%	83%	85%	88%

一旦为特定的DC充电电路建立了THDi和SCCA之间的相关性，该相关性可用于估计SCCA的量。这个估计可以以多种不同的方式进行。例如，可使用查找表进行估计。可以存储对应于SCCA的量的THDi值。当确定了THDi的当前值时，对应于最接近或等于THDi的当前值的THDi的存储值的SCCA的量可以返回。另外，可以执行对表中的值的插值。例如，当THDi的当前值在表中的两个THDi的存储值之间时，相应的SCCA的校准量可以被插值以返回在表中提供的值的中间的SCCA的量。在一个示例性实现中，可以通过使用控制器240计算对应于最接近或等于THDi的当前值的THDi的两个存储值的表中的SCCA的校准量的线性插值即，一阶多项式插值来进行插值。同样，可以通过使用控制器240来计算值最接近或等于THDi的当前值的THDi的三个保存的值的表中的SCCA的校准量的二阶多项式插值来进行插值。同样，可以通过使用控制器240来计算值最接近或等于THDi的当前值的THDi的四个保存的值的表中的SCCA的校准量的三阶多项式插值来进行插值。在另一个示例性实现中，SCCA的量的估计可以通过使用控制器240来估算在THDi的确定值的数学函数来进行。数学函数可以是根据用于将数学函数拟合到一组数据的任何技术最佳拟合相关数据的三阶多项式。实现可以提供描述具有和图3示出的图表中的区域1示出的行为相类似的行为的相关关系的区域的数学函数。

如上所述，在图3中所示的图表示出THDi和SCCA之间的关系的两个区域，区域1和区域2。区域1和区域2以拐点305为界。根据本公开的一个方面，改变DC充电电路220中的电感器222或电容器224的值将改变拐点305的位置，使得更大或更小范围的SCCA值被包含在区域1内。在一个示例性配置中，DC充电电路220的电感或电容被有利地选择，使得区域1跨越被预期出现在AC电路215的节点205处的被寻求监控的SCCA的值的范围。如前所述，区域1对应于其中AC电路215的阻抗变化对应于可以使用例如三阶多项式方程准确地建模的DC充电电路220产生的高次谐波电流的变化的SCCA的值的范围。因此，通过选择电感器222和电容器224的值以使DC充电电路220具有比用于生成在图3所示的图表中图示的实验结果小的电抗，拐点305移动到右边，使得更大范围的SCCA值包含在区域1。根据本公开的一个方面，为DC充电电路220提供较小的阻抗或电阻，允许AC电路215的阻抗或电抗占据比提供在图3所示的图表中图示的和在表2-3中提供的实验和仿真结果的示例性配置更大的范围。

在DC充电电路220中的电感器222和电容器224的值可以动态调节，以将THDi和SCCA之间的关系保持在可以准确地建模的范围内。例如，动态地调节电感器222或电容器224的值可以将相关关系保持在使用三阶多项式建模的区域，诸如类似图3中所示的图表中的区域1的区域。在一个示例性配置中，DC充电电路220的电感器222的电感或电容器224的电容可以由控制器240响应于SCCA的估计量超过阈值或者低于阈值来调节，或响应于SCCA的估计量的变化率超过阈值或低于阈值来调节。另外，DC充电电路220的电感或电容可以由控制器240响应于THDi的确定值超过阈值或低于阈值来调节，或者响应于THDi的确定值的变化率超过阈值或低于阈值来调节。

虽然已经示出和描述了本公开的具体实现和应用，应当理解的是，本公开不局限于本文所公开的精确结构和组成，并且在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，各种改进、改变和变化从前面的描述中是明显的。

Claims

1.一种用于估计在交流AC电路中的节点可获得的短路电流SCCA的量的方法，所述AC电路包括电连接到所述节点的直流DC充电电路，所述方法包括：

测量流入所述DC充电电路的电流，以产生一组电流测量结果;

基于所述一组电流测量结果来确定总的谐波电流失真THDi;

基于所确定的THDi来估计在所述节点的SCCA的量;及

将SCCA的量的估计值存储在存储器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述估计是通过比较所确定的THDi与对应于SCCA的量的THDi值的表并选择最接近或等于所确定的THDi的THDi值以得到SCCA的量的估计值来执行的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述估计是通过比较所确定的THDi与对应于SCCA的量的THDi值的表并插值表中的点以得到SCCA的量的估计值来执行的。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述插值是通过计算一阶多项式插值、二阶多项式插值、或三阶多项式插值来执行的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述估计是通过评估在所确定的THDi值处的预定的或计算的数学函数来执行的。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

在SCCA的量的估计值超过阈值的情况下传达警报。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

根据包括SCCA的量的估计值的函数来估计电弧闪光事件的潜在危险或电弧闪光的潜在危险类别。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：

传达所述电弧闪光事件的潜在危险或所述电弧闪光事件的潜在危险类别的指示。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述DC充电电路具有电阻、电感或电容，且其中，所述电阻、所述电感或所述电容是可调的。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：

响应于确定所述THDi，基于所确定的THDi调节所述电阻、所述电感或所述电容。

11.一种估计在交流AC电路的节点可获得的短路电流SCCA的量的方法，所述方法包括：

将直流DC充电设备连接到所述节点，其中，所述设备具有容纳所述DC充电电路的壳体，所述设备还具有从所述壳体的外部可达的导电端子;

测量通过所述导电端子流入所述直流充电电路的电流，以产生一组电流测量结果;

分析所述一组电流测量结果，以确定总的谐波电流失真THDi;

基于所确定的THDi来估计在所述节点的SCCA的量;

将所述SCCA的量的估计值存储在存储器中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述DC充电设备的壳体还容纳被配置为测量流入所述DC充电电路的电流的电流传感器，且其中所述设备连接到具有存储器和处理器的控制器，且其中所述控制器被配置成接收来自所述电流传感器的电流测量结果。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述估计是通过比较所确定的THDi与对应于SCCA的量的THDi值的表并选择最接近或等于所确定的THDi的THDi值以得到SCCA的量的估计值来执行的。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述估计是通过比较所确定的THDi与对应于SCCA的量的THDi值的表并插值表中的点以得到SCCA的量的估计值来执行的。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述插值是通过计算一阶多项式插值、二阶多项式插值、或三阶多项式插值来执行的。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述估计是通过评估在所确定的THDi值处的预定的或计算的数学函数来执行的。

17.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：

18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括：

19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述DC充电电路具有电阻、电感或电容，并且其中所述电阻、所述电感或所述电容是可调的，所述方法还包括：

20.一种估计在交流AC电路中的节点可获得的短路电流SCCA的量的方法，所述AC电路具有电连接到所述节点的直流DC充电电路，所述方法包括：

测量流入所述DC充电电路的电流，以产生一组电流测量结果;

分析所述一组电流测量结果来确定总的谐波电流失真THDi;

基于所确定的THDi来估计在所述节点的SCCA的量;

测量在所述节点的所述AC电路的电压电势;

根据包括SCCA的量的估计值和所测量的电压电势的函数，估计电弧闪光事件的潜在危险或电弧闪光的潜在危险类别;及

将所述电弧闪光的潜在危险或电弧闪光的潜在危险类别的估计结果存储在存储器中。