CN104348143B - 一种检验电弧故障/瞬态检测器的正确运行的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检验电弧故障/瞬态检测器的正确运行的方法和系统。所述方法包括提供供电系统；选择性地切换测试开关和断路器开关以便：a)提供短路回路至地的电连续性，从而在断路器开关的输出端和地之间建立短路，以及：b)从电源向短路中注入电流流动、以及/或者c)终止从电源向短路中的注入电流流动；使用电弧故障/瞬态检测器监视通过从电源向短路中注入电流流动/终止从电源向短路中的电流流动而感应的短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率；以及基于监视确定检测器的功能性状态，其中检测器的错误运行对应于满足以下条件：在监视过程中，检测器不能检测到所感应的变化率。

Description

一种检验电弧故障/瞬态检测器的正确运行的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于电弧故障或瞬态检测(detection of electrical arc faultsor transients)的检测器的内置(built-in)测试，其中检测器集成在供电系统中或电耦合至供电系统。本发明的各方面还允许(向用户)报告产生于测试的、检测器的功能性健康指示。
背景技术
已知供电系统包括适于检测和避免电弧故障或瞬态的检测器。电弧故障/瞬态事件可能将其表现为超过电源系统的各个部件的额定值的电流和/或电压脉冲。如果没有干预，这种电弧故障/瞬态可能损坏电源系统的线路和下游负载。损坏可能不限于直接经历电弧故障/瞬态事件的电源系统，而是可能扩散到附近的其他系统(例如，由于产生于电弧故障/瞬态的过度热量聚积)。此外，这种电弧故障/瞬态事件还危害电源系统的用户。针对本文献的目的，术语“检测器”和“电弧故障/瞬态检测器”互换使用。
已知在工业和家庭应用中使用断路器来防止电弧故障和瞬态的影响，其中断路器提供自动操作的断路器开关，断路器开关设计为在检测到故障条件时跳闸，从而中断电流流动以保护断路器下游的电气部件免遭所造成的损坏。在半导体领域中已知固态功率控制器(SSPC)。SSPC用于控制提供至负载的电压和/或电流，其包括用于识别过载条件的电路。实际上，SSPC作为一种形式的断路器，包括断路器开关和用于检测电弧故障或瞬态以采取措施打开(“跳闸”)断路器开关的检测器。
在以上概述的背景技术中，使断路器开关跳闸的能力取决于电弧故障/瞬态检测器的正常运行。检测器中的故障条件可将其表现为不能检测到电弧故障/瞬态发生的存在，这可能导致断路器开关不能跳闸，负载和用户暴露于具有潜在危险的电流和电压水平的风险。此外，如上所述，还有电弧故障/瞬态事件导致邻近系统间接损坏和故障的风险。检测故障可能具有灾难性的安全后果；例如，在包含供电系统的飞机具有这种用于检测和消除任何电弧故障/瞬态影响的检测器和断路器开关的情况下，不能检测到故障及使来自于电源的电流流动跳闸将面临飞机起火和损失的风险。检测器中的故障条件还可将其表现为指示电弧故障/瞬态的存在，但并没有这样的电弧故障/瞬态存在——所导致的断路器开关的跳闸在此称为“误跳闸(nuisance trip)”。非常希望避免这种误跳闸，因为它们不必要的中断由供电系统的电源进行供电的负载的连续操作。除了不方便之外，在这些负载本身执行安全功能的情况下，这种误跳闸具有潜在的危险，因为它们可能导致安全功能不可用期间的计划外停机。
虽然在供电系统中安装和试运行检测器前对电弧故障/瞬态检测器进行测试是容易实现的，但是这种测试并不解决安装和试运行过程中或者之后发生的检测器运行故障或错误。虽然在试运行之后可以将检测器从供电系统中拆除，以远离系统对检测器进行测试，但是拆除将增大供电系统不能使用的持续时间，该持续时间含从系统拆除检测器所需的时间、以及测试检测器然后将检测器重新安装在系统内的时间。此外，在一些应用中，这些检测器可能位于不能接近或难以到达的位置，从而进一步增大拆除检测器所需的维修时间量。不能接近或难以到达的位置一个示例是用在飞机中的供电系统，这种系统经常安装在狭促环境中并与多个其他飞机系统并排设置。
考虑到这些问题，需要能够检验电弧故障/瞬态检测器的正确运行，而无需将检测器从供电系统(检测器作为供电系统的组成部分)中拆除。
发明内容
相应地，本发明的第一方面提供一种检验电弧故障/瞬态检测器的正确运行的方法，所述方法包括提供供电系统，其中所述系统包括电路，所述电路包括：
用于向负载提供电力的电源；
设置在电源和负载之间的导电路径中的断路器开关，所述断路器开关具有打开位置和关闭位置；以及
设置在断路器开关的输出端和地之间以在电路中形成短路回路的测试开关，所述测试开关具有用于切断短路回路至地的电连续性的打开位置和用于提供短路回路至地的电连续性的关闭位置；
其中所述系统还包括电弧故障/瞬态检测器，电弧故障/瞬态检测器可操作以监视电路中的电流和电压之一或二者的变化率，如果所感测到的变化率超过预定值，所述检测器与断路器开关配合以使断路器开关从关闭位置跳闸到打开位置；
其中所述方法还包括选择性地切换测试开关和断路器开关以便：
a)提供短路回路至地的电连续性，从而在断路器开关的输出端和地之间建立短路，以及之后执行以下步骤之一或二者：
b)从电源向短路中注入电流流动；以及
c)终止从电源向短路中的注入电流流动；
所述方法还包括：
使用电弧故障/瞬态检测器监视通过从电源向短路中注入电流流动/终止从电源向短路中的电流流动而感应的短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率；以及
基于监视确定检测器的功能性状态，其中检测器的错误运行对应于满足以下条件：在监视过程中，检测器不能检测到所感应的变化率。
设想检测器将电耦合至电路。方便地，检测器将集成在电路中，意味着其将是供电系统的电路的集成部分。
在供电系统的正常操作过程中，测试开关将位于其打开位置，断路器开关将位于其关闭位置，从而使电源向负载提供电流。假设检测器正在正确运行，电弧故障/瞬态的出现将被检测器检测，然后检测器采取动作以使断路器开关跳闸到其打开位置，从而终止从电源到负载的电流流动。
本发明在供电系统中使用短路回路，以及选择性地切换测试开关和断路器开关以检验电弧故障/瞬态检测器的正确运行。供电系统的电源向系统提供内置电源，其可与测试开关和断路器开关的选择性切换配合使用，以在短路回路中感应瞬态电流/电压。感应的瞬态电流/电压模拟电弧故障/瞬态的总体效果。本发明的有益效果是不需要耦合外部电源至系统以感应检验检测器正确运行的瞬态电流/电压。本发明提供一种使用系统本身的内在部件检验供电系统的电弧故障/瞬态检测器的正确运行的简单方法，从而避免从系统拆除检测器。因此，这降低了供电系统维修所需的时间。
这种瞬态电流/电压的感应模拟实际瞬态/电弧故障事件中将发生的情况。检测器在监视过程中检测该感应瞬态电流/电压的能力提供了检验检测器的正确运行的能力。检测器不能检测该感应瞬态电流/电压将指示检测器的错误运行。相反的情况是检测器检测到感应瞬态电流/电压将指示检测器正确运行。
本发明可应用于直流(dc)和交流(ac)供电系统上。
根据优选的方面，测试开关和断路器开关的选择性切换包括以下连续步骤：
1)将断路器开关设置在其打开位置，以及将测试开关设置在其关闭位置，以便分别i)切断导电路径的电连续性，以及ii)提供短路回路至地的电连续性并建立短路；
2)之后切换断路器开关至其关闭位置，以提供导电路径的电连续性，以及从电源向短路中注入电流流动。
在以上方面中，在一个实施例中，监视包括监视由步骤2感应的短路回路中的瞬态电流或瞬态电压之一或二者的变化率；其中对应于检测器的错误运行的条件包括检测器不能检测到由步骤2感应的变化率。
方便地，所述方法包括开始步骤1和开始步骤2之间的第一预定时间间隔，其中所述监视至少覆盖第一预定间隔的持续时间，其中对应于所述检测器的错误运行的条件包括检测器在第一预定时间间隔期间检测到短路回路中的电流或电压变化率的存在。断路器开关设置在其打开位置(如步骤1中)将表示系统不能在短路回路中感应瞬态电流/电压。因此，在第一预定时间间隔期间检测器对于感应变化率的肯定指示将指示检测器的错误运行。通过使本发明的方法包含该步骤，所述方法有助于诊断检测器引起误跳闸的容易程度，误跳闸产生于感测到不存在的电弧故障/瞬态。
在本发明的另一个优选方面中，所述方法还包括步骤2之后的另一个步骤，所述另一个步骤包括：
3)切换断路器开关至其打开位置，以切断导电路径的电连续性，以及终止从电源向短路中的电流流动的注入。
在本发明的以上方面中，在一个实例中，所述监视包括监视由步骤3感应的短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率，其中对应于检测器的错误运行的条件包括检测器不能检测到由步骤3感应的变化率。
在本发明的又一个方面中，所述监视包括在从步骤3中切换断路器开关至其打开位置开始的第二预定时间间隔过去之后以及测试开关保持在其关闭位置中时，监视短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率，第二预定时间间隔具有与由步骤3感应的(电流或电压)变化率的衰减(decay)持续时间对应的持续时间，其中对应于检测器的错误运行的条件包括在第二预定时间间隔过去之后同时测试开关保持在其关闭位置中时，检测器检测到短路回路中的电流或电压的变化率的存在。在该方面中，由步骤3中的断路器开关打开引起的感应电流/电压变化率的衰减(在第二预定时间间隔上)之后，使断路器开关位于其打开位置将表示系统不能在短路回路中感应瞬态电流/电压。因此，检测器对感应变化率的肯定指示将指示检测器的错误运行。从而以这种方式执行监视有助于诊断检测器引起误跳闸的容易程度，误跳闸产生于获得不存在的电弧故障/瞬态。
在本发明的优选方面中，所述方法包括基于通过本发明方法的监视步骤确定的功能性状态向供电系统的用户提供关于检测器的功能性健康的报告。“用户”的范围可以是不受约束的；但是，仅作为示例，当本发明应用于飞机上的供电系统时，用户可包括飞行员(或其他机组人员)。因此可以看出，本发明将允许操作性用户确定在包含这种检测器的(一个或多个)系统的正常操作过程中电弧故障/瞬态检测器的功能性状态。通过“操作性用户”表示在正常操作过程中(与维修过程中相反)(直接或间接)使用供电系统的用户。但是，本发明等同地适用于维修过程中的使用；例如，其中用户可能是维修技师。
有利的，在两个或更多个周期上重复测试开关和断路器开关的选择性切换。在多个周期上重复选择性切换将具有提高所述方法的统计学意义的效果，还将为系统的用户提供对测试结果有效性的更强的信心。
本发明的方法已在固态功率控制器(SSPC)上试验，SSPC包括断路器开关、测试开关和检测器。当应用于SSPC时，在一个实施例中，SSPC具有电流极限，因为电流极限的使用避免由测试开关和断路器开关的选择性切换引起的感应电流过分上升从而引起SSPC和系统其他部件的损坏。但是，本发明的方法也可适用于使用没有电流极限的SSPC，虽然这需要更小心地进行测试开关和断路器开关的选择性切换，以防止感应电流过分上升而引起损坏。进一步解释，SSPC中缺少电流极限将表示关闭断路器开关以从电源向短路中注入电流流动(如上述步骤(b)和2中以及权利要求中所述)之后，其后必须再次很快地打开断路器开关，以防止感应电流过分上升而引起损坏。相反，使用具有电流极限的SSPC为系统用户提供了更高的灵活性和安全性，因为其将克服感应电流过分上升而引起损坏的问题。
根据本发明的另一方面，提供一种供电系统，其中所述系统包括电路，所述电路包括：
用于向负载提供电力的电源；
设置在电源和负载之间的导电路径中的断路器开关，断路器开关具有打开位置和关闭位置；以及
设置在断路器开关的输出端和地之间以在电路中形成短路回路的测试开关，测试开关具有用于切断短路回路至地的电连续性的打开位置和用于提供短路回路至地的电连续性的关闭位置；
其中所述系统还包括电弧故障/瞬态检测器，电弧故障/瞬态检测器可操作以监视电路中的电流和电压之一或二者的变化率，如果所感测到的变化率超过预定值，检测器与断路器开关配合以使断路器开关从关闭位置跳闸到打开位置；
测试开关和断路器开关能够选择性切换以便：
a)提供短路回路至地的电连续性，从而在断路器开关的输出端和地之间建立短路，以及之后执行以下步骤之一或二者：
b)从电源向短路中注入电流流动；和/或
c)终止从电源向短路中的注入电流流动；
检测器可操作以监视通过从电源向短路中注入电流流动/终止从电源向短路中的电流流动而感应的短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率；
其中，系统可操作以基于所述监视确定检测器的功能性状态，其中检测器的错误运行对应于满足以下条件：在监视过程中，检测器不能检测到所感应的变化率。
在一个实施例中，系统可操作以基于监视向用户提供报告检测器的功能性状态的输出信号。输出信号可以是听觉或视觉信号(或其组合)的形式。例如，检测器可包括或耦合至输出装置。优选地，输出装置包括显示屏和扬声器之一或二者，以向系统用户提供检测器的健康指示。
附图说明
参考以下附图描述本发明的实施例：
图1显示包括电弧故障/瞬态检测器的供电系统的各元件的功能性表示。
图2对应于图1，但在部件级上显示供电系统。
图3显示图2系统的电流、电压及电流和电压变化率的预测波形。
图4和5显示由图2的系统检测的电流和电压变化率波形的实验导出测量数据。
请注意，附图旨在作为本发明的非限制性示例。
具体实施方式
描述使用示例来公开本发明，以使本领域技术人员能够制造和使用本发明。为了避免疑问，权利要求书中限定的本发明在其范围内可包括本领域技术人员想到的不同于本文献附图中显示的那些示例的其他示例。
图1显示功能性形式中的供电系统1的表示。系统1显示为包括通过上游线路12电耦合至固态开关组件13的发电机11(以下称为“电源”)，通过下游线路14耦合至负载15的固态开关组件13。电源11用于向负载15提供电流。与固态开关组件13集成或耦合的是电弧故障/瞬态检测器16。
图2显示供电系统1的部件级表示。供电系统1以电路10的形式显示。电源在电压Vsrc下操作。上游线路12的电感和电阻分别由Lup和Rup指示。固态开关组件13包括断路器开关131和测试开关132。耦合至固态开关组件13的是电弧故障/瞬态检测器16，其中检测器包含微处理器161。在所示实施例中，固态开关组件13和检测器16一起形成集成在电路10中的固态功率控制器(SSPC)。但是，在替代实施例中，电弧故障/瞬态检测器16可以是与电路10分离但是电耦合至电路10的分立装置。上游线路12和下游线路14形成电源11和负载15之间的导电路径，断路器开关131设置在导电路径中。在图中所示实施例中，SSPC包括电流极限Ilim。如描述的以上部分所概述的，由于测试开关132和断路器开关131的选择性切换，使用具有这种电流极限的SSPC约束流过SSPC的电流大小。
断路器开关131和测试开关132都具有打开位置和关闭位置。断路器开关131的关闭位置保证从电源11、上游线路12和下游线路14到负载15的导电路径电连续性，而断路器开关131的打开位置切断电源11和负载15之间的导电路径的电连续性。
测试开关132设置在断路器开关131的输出端和地之间，以提供电路10中的短路回路，短路回路总体由40指定。虽然没有显示在本发明的示例图中，但是可以通过SSPC的外壳提供地。测试开关132的关闭位置提供短路回路40到地的电连续性，而测试开关132的打开位置切断短路回路40到地的电连续性。
检测器16从断路器开关131下游的位置获取电流，从断路器开关131上游获取电压。
下面描述检验电弧故障/瞬态检测器16的正确运行的一种示例性方法。结合图1和2中显示的示例性供电系统1和电路10的部件描述该方法。但是，本发明不限于使用具有图1和2中所示示例的特定配置的系统，而是可以包含使用落入权利要求书范围内的任意系统。
在第一步骤(如图3上的步骤1所示)，断路器开关131设置在其打开位置，测试开关132设置在其关闭位置，检测器16从图2所示位置获取电流和电压。这具有以下效果：
●切断电源11和负载15之间的导电路径的电连续性(由于将断路器开关131设置在其打开位置的动作)；以及
●提供短路回路40至地的电连续性，从而在断路器开关131的输出端和地之间建立短路(由于将测试开关132设置在其关闭位置的动作)。
第一预定时间间隔(如图3中Δt1所示)之后，执行关闭断路器开关131的第二步骤。第二步骤显示为图3上的步骤2。在步骤1和2之间，检测器16监视短路回路40中抽头位置(tapped location)的电流和电压变化。结合处理器161的操作，检测器16能够测量并提供代表短路回路中电流和电压随时间变化率的大小和变化的输出信号——这些量分别被称为dIloop/dt和dVsspc/dt。但是，在步骤1和2之间的第一预定时间间隔Δt1中，短路回路40和检测器16被隔离以防止任何瞬态电流或电压的出现。因此，如果检测器16恰好指示出现在该第一预定时间间隔Δt1中的瞬态电流/电压的存在，那么将指示检测器的运行出现故障。进一步解释，这将指示检测器16在系统的正常操作过程中容易在没有电弧故障/瞬态存在的情况下指示电弧故障/瞬态的存在，从而引起断路器开关131的错误跳闸(即“误跳闸”)。因此，在步骤1开始和步骤2开始之间的该第一预定时间间隔Δt1内监视检测器16有助于确定检测器16是否存在可能导致系统1正常操作过程中的“误跳闸”的故障。图3显示抽头电流Iloop和电压Vsspc及其各自的变化率dIloop/dt，dVsspc/dt的预测变化曲线图，步骤1和2之间的时间间隔Δt1中的曲线指示电流和电压变化率的零读数。该零读数指示检测器16的正确运行，因此指示检测器16对于引起“误跳闸”具有良好的适应性(resilience)。
步骤2中断路器开关131的关闭提供断路器开关131上的电连续性，实际上关闭SSPC至短路。断路器开关131的关闭导致电流从电源11开始流动到短路中并流动至地。短路回路中的电流Iloop将增大，直到达到SSPC的电流极限Ilim，在该点dIloop/dt降到零；而电压Vsspc最初具有负的变化率dVsspc/dt，直到上游线路12的线路电感已被克服，然后电压Vsspc以正的变化率增大。如描述的以上部分所概述的，使用具有电流极限的SSPC是有益的，因为其避免SSPC被通过关闭断路器开关131(及由此的SSPC)而在短路中感应的高电流流动损坏。但是，在替代实施例中，可以使用不具有电流极限的SSPC；但是，在这种情况下，应限制断路器开关131能够被关闭多长时间，以避免电流过分上升以损坏SSPC。进一步解释，需要在关闭断路器开关131的步骤之后迅速跟随打开断路器开关131的后续步骤，以保证电流水平不过分上升。
在步骤2中关闭断路器开关131之后出现的电流Iloop的理想(或预测)变化率dIloop/dt可以表达为：
在步骤2开始时关闭断路器开关131引起的电流注入以及所导致的感应电流和电压的变化率dIloop/dt，dVsspc/dt模拟正常操作过程中出现的电弧故障/瞬态的影响。在步骤2关闭断路器开关131之后，检测器16继续执行其监视电流和电压变化的功能。检测步骤2将SSPC关闭到短路中所感应的电流/电压变化的检测将指示检测器16的正确运行。但是，不能检测到感应电流/电压变化的存在将指示检测器16的错误运行，并将指示在出现实际电弧故障/瞬态的情况下检测器16不能使断路器开关131跳闸的风险。因此，在步骤2中断路器开关131切换到其关闭位置之后，由检测器16执行的监视功能有助于提供关于检测器是否可能响应以消除(counter)在系统1正常操作过程中出现的任意电弧故障/瞬态的指示。
在第三步骤中(如图3中的步骤3所示)，断路器开关131切换到其打开位置，从而采取动作以终止来自于电源的电流注入。对于图中表示的具有电流极限的SSPC，步骤2关闭断路器开关131和步骤3打开断路器开关之间的典型但是非限制性的周期在60μs的范围内(如图3所示)。进入短路的电流Iloop降低，但由于上游线路12的线路电感而不是即时的。图3显示电流Iloop和电压Vsspc的预测变化的表示，其是通过断路器开关131切换至其打开位置的动作终止来自于电源11的电流流动而感应的。电流注入的终止及所带来的由步骤3中断路器开关131打开所感应的短路回路中的电流和电压变化模拟正常操作过程中出现的电弧故障/瞬态的影响。步骤3断路器开关131打开之后，检测器16继续执行监视电流和电压变化的功能。检测步骤3打开断路器开关131感应的感应电流/电压变化将指示检测器16的正确运行。但是，不能检测到感应电流/电压变化的存在将指示检测器的错误运行，并将指示在系统1正常操作过程中出现实际电弧故障/瞬态的情况下检测器不能使断路器开关131跳闸的风险。因此，在步骤3中断路器开关131切换至其打开位置之后，由检测器16执行的监视功能有助于提供关于检测器是否可能响应以消除正常操作过程中出现的任意电弧故障/瞬态的指示。
断路器开关131切换至其打开位置之后的一段时间，电流和电压中的感应变化应该已经衰减，即dIloop/dt和dIloop/dt应为零值。以下将这段时间称为第二预定时间间隔Δt2，其显示在图3上。第二预定时间间隔过去之后，出现在短路回路40中的电流或电压应该没有变化，现在断路器开关131和测试开关132分别位于其打开位置和关闭位置。检测器16用于监视第二预定时间间隔Δt2过去之后断路器开关保持在步骤3的其打开位置中时短路回路中的电流和电压——这指示在图3上，是步骤4的开始。检测器16监视从步骤4开始直到一段时间以后测试开关132被打开(图3上指示为步骤5的事件)出现在短路回路中的任何电流或电压变化。在图3所示的步骤4开始和步骤5开始之间的一段时间Δt3中，短路回路40和检测器16被隔离，防止出现任何瞬态电流或电压。因此，如果检测器16检测到出现在该时间间隔Δt3中的瞬态电流/电压的存在，这将指示检测器运行错误。进一步解释，这将指示检测器16在系统正常操作过程中容易在没有电弧故障/瞬态事件存在的情况下指示电弧故障/瞬态的存在，从而引起断路器开关131的错误跳闸(即“误跳闸”)。因此，在时间间隔Δt3中监视检测器16有助于确定检测器16是否存在可能导致在系统1的正常操作过程中出现“误跳闸”的错误。
图4和5是从对应于图2的电路测试导出的实验数据，其中SSPC电流极限Ilim被设置为20Amp。图4和5分别是针对进入短路的上升沿电流流动和下降沿电流流动的电流和电压变化率的图形曲线。考虑图4，在时间0.915ms，断路器开关131被关闭，以将SSPC关闭到短路中——这对应于上述步骤2。从图4中最上端的曲线可以看出，电流流动中有激增，直到大约0.923ms的顶峰，其中SSPC的电流限制结构约束了电流上升的大小。但是，图4显示当达到0.923ms的电流极限时，电流随后振荡并以指数形式衰减(被称为电流“振铃(ringing)”的效应)。出现在0.923ms之后的振铃仍然可以触发检测器16的检测(见0.923ms之后出现的dV/dt和dI/dt曲线中出现的响应)；但是，在0.915ms和0.923ms之间检测器16的响应才是图4中要关注的(如图4中的区域A指示)——该图显示检测器已经记录了电流和电压的变化率，从而指示检测器16的正确操作。图5显示检测器16对于进入短路的下降沿电流流动的响应，0.974ms和0.981ms之间的响应曲线是要关注的。
虽然在图中没有显示，但是检测器16包括检测瞬态电流变化率dIloop/dt的装置，该瞬态电流由来自于电源的电流流动向短路中的注入或终止而感应在短路回路中。这种电流检测器的示例包括但不限于罗氏线圈、分流电阻器和放大器。图中所示的示例性供电系统1显示检测器从断路器开关131之前(即上游)获取电压Vsspc，以便监视由从电源向短路中的电流流动的注入或终止而感应在短路回路中的瞬态电压的变化率。但是，通过从断路器开关131之后(即下游)获取电压Vsspc也能提供同样的功能。从断路器开关的上游获取电压是优选的，因为电压变化的大小要小于从断路器开关下游获取电压Vsspc。
虽然在图中没有显示，但是系统1可包括或者耦合至用于基于上述监视结果向系统1的用户提供检测器16的健康报告的输出装置。在一个实施例中，输出装置可包括显示屏和/或扬声器之一或二者，以向系统的用户提供检测器16的健康指示。
本说明书使用各个实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并使用任何器件或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无大体差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (18)

1.一种检验电弧故障/瞬态检测器的正确运行的方法，所述方法包括提供供电系统，其中所述系统包括电路，所述电路包括：
用于向负载提供电力的电源；
设置在所述电源和所述负载之间的导电路径中的断路器开关，所述断路器开关具有打开位置和关闭位置；以及
设置在所述断路器开关的输出端和地之间以在所述电路中形成短路回路的测试开关，所述测试开关具有用于切断所述短路回路至地的电连续性的打开位置和用于提供所述短路回路至地的电连续性的关闭位置；
其中所述系统还包括电弧故障/瞬态检测器，所述电弧故障/瞬态检测器可操作以监视所述电路中的电流和电压之一或二者的变化率，如果所感测到的变化率超过预定值，所述检测器与所述断路器开关配合以使所述断路器开关从关闭位置跳闸到打开位置，其中所述方法还包括选择性地切换所述测试开关和所述断路器开关以便：
a)提供所述短路回路至地的电连续性，从而在所述断路器开关的输出端和地之间建立短路，以及之后执行以下步骤之一或二者：
b)从所述电源向所述短路中注入电流流动；以及/或者
c)终止从所述电源向所述短路中注入的电流流动；
所述方法还包括：
使用所述电弧故障/瞬态检测器监视通过从所述电源向所述短路中注入电流流动和/或终止从所述电源向所述短路中的电流流动而感应的所述短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率；以及
基于所述监视确定所述检测器的功能性状态，其中所述检测器的错误运行对应于满足以下条件：在所述监视过程中，所述检测器不能检测到所感应的变化率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于通过所述监视确定的所述功能性状态向所述供电系统的用户提供关于所述检测器的功能性健康的报告。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述供电系统设置在飞机上，以及所述用户是以下项一个或多个：飞机机组人员中的飞行员或其他成员；以及维修人员。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试开关和断路器开关的选择性切换包括以下连续步骤：
1)将所述断路器开关设置在其打开位置，以及将所述测试开关设置在其关闭位置，以便分别i)切断所述导电路径的电连续性，以及ii)提供所述短路回路至地的电连续性并建立所述短路；
2)之后切换所述断路器开关至其关闭位置，以提供所述导电路径的电连续性，以及从所述电源向所述短路中注入电流流动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述监视包括监视由步骤2感应的所述短路回路中的瞬态电流或瞬态电压之一或二者的变化率；其中对应于所述检测器的错误运行的条件包括所述检测器不能检测到由步骤2感应的所述变化率。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括开始步骤1和开始步骤2之间的第一预定时间间隔，其中所述监视至少覆盖所述第一预定间隔的持续时间，其中对应于所述检测器的错误运行的条件包括所述检测器在所述第一预定时间间隔期间检测到所述短路回路中的电流或电压变化率的存在。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤2之后的另一个步骤，所述另一个步骤包括：
3)切换所述断路器开关至其打开位置，以切断所述导电路径的电连续性，以及终止从所述电源向所述短路中的电流流动的注入。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述监视包括监视由步骤3感应的所述短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率，其中对应于所述检测器的错误运行的条件包括检测器不能检测到由步骤3感应的所述变化率。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述监视包括在从步骤3中切换所述断路器开关至其打开位置开始的第二预定时间间隔过去之后以及所述测试开关保持在其关闭位置中时，监视所述短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率，所述第二预定时间间隔具有与由步骤3感应的变化率的衰减持续时间对应的持续时间，其中对应于所述检测器的错误运行的条件包括在所述第二预定时间间隔过去之后同时所述测试开关保持在其关闭位置中时所述检测器检测到所述短路回路中的电流或电压的变化率的存在。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测器集成在所述电路中。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测器是固态功率控制器，包括所述断路器开关、所述测试开关和所述检测器，其中所述固态功率控制器具有电流极限。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电源包括直流电源和交流电源之一或二者。
13.一种供电系统，其中所述系统包括电路，所述电路包括：
用于向负载提供电力的电源；
设置在所述电源和所述负载之间的导电路径中的断路器开关，所述断路器开关具有打开位置和关闭位置；以及
设置在所述断路器开关的输出端和地之间以在所述电路中形成短路回路的测试开关，所述测试开关具有用于切断所述短路回路至地的电连续性的打开位置和用于提供所述短路回路至地的电连续性的关闭位置；
其中所述系统还包括电弧故障/瞬态检测器，所述电弧故障/瞬态检测器可操作以监视所述电路中的电流和电压之一或二者的变化率，如果所感测到的变化率超过预定值，所述检测器与所述断路器开关配合以使所述断路器开关从关闭位置跳闸到打开位置；
所述测试开关和所述断路器开关能够选择性地切换以便：
a)提供所述短路回路至地的电连续性，从而在所述断路器开关的输出端和地之间建立短路，以及之后执行以下步骤之一或二者：
b)从所述电源向所述短路中注入电流流动；和/或
c)终止从所述电源向所述短路中的注入电流流动；
所述检测器可操作以监视通过从所述电源向所述短路中注入电流流动和/或终止从所述电源向所述短路中的电流流动而感应的所述短路回路中的瞬态电流和瞬态电压之一或二者的变化率；
其中，所述系统可操作以基于所述监视确定所述检测器的功能性状态，其中所述检测器的错误运行对应于满足以下条件：在所述监视过程中，所述检测器不能检测到所感应的变化率。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统包括耦合至所述检测器或与所述检测器集成的输出装置，所述输出装置可操作以基于通过所述监视确定的所述功能性状态而向所述供电系统的用户提供关于所述检测器的功能性健康的报告。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述输出装置包括显示屏和扬声器之一或二者。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述检测器集成在所述电路中。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述检测器是固态功率控制器，包括所述断路器开关、所述测试开关和所述检测器，其中所述固态功率控制器具有电流极限。
18.根据权利要求13至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述电源包括直流电源和交流电源之一或二者。
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