CN104730433A - 多串电弧故障检测装置的改进的噪声传播抗扰性 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多串电弧故障检测装置的改进的噪声传播抗扰性。检测直流电力系统中电弧的系统和方法可以提供改进的噪声传播抗扰性。系统包括分别用于监控至少两个电流输出的至少两个电流传感器。电流传感器具有相反的极性，并且被并联地配置和布置以提供组合电流输出信号。电流传感器监控相应电流输出，该相应电流输出被提供用于由电流传感器通过至少两个相邻导体进行监控。如果电弧发生在第一导体上的位置处，那么具有如同第一导体上的电弧的电弧电流特征的电弧(相邻导体串扰)可以发生在另一个相邻导体上的位置处。系统可以有效地消除光伏(PV)系统内的这种相邻导体串扰，从而按照PV串水平提高用于检测电弧的电弧故障检测装置的性能。

Description

多串电弧故障检测装置的改进的噪声传播抗扰性
相关申请的交叉引用
本专利申请是2013年3月15日提交的、标题为“HOME RUNARC DETECTION AT THE PHOTOVOLTAIC STRING LEVELUSING MULTIPLE CURRENT SENSORS”的美国专利申请13/836,345的部分继续申请(CIP)，该美国专利申请13/836,345是2012年11月16日提交的、标题为“SYSTEMS AND METHODSOF DISCRIMINATING DC ARCS AND LOAD SWITCHINGNOISE”的美国专利申请13/679,039的CIP。
技术领域
本申请通常涉及检测电气电路中的电弧，更具体地涉及改进用于具有多个光伏(PV)串的PV系统中的电弧故障检测装置中的噪声传播抗扰性的系统和方法。
背景技术
近年来，诸如光伏(PV)系统的直流电力系统已经逐渐地应用于范围从为电池充电到为交流电流(AC)电网提供电力的家庭和工业应用中。这种PV系统可以包括串联连接以形成一个或者多个PV串的多个PV模块(例如，太阳能板)。多个PV串可以并联连接，并且通过用于最终驱动充电器或者逆变器负载的汇线箱路由。在典型PV系统中，每个PV模块可以被配置为以50Vdc生成高达大约10安培的电流输出，并且根据PV串上连接的PV模块数量，每个PV串可以被配置为产生高达大约1000Vdc或者更高的电压输出。此外，并联连接的PV串可以被配置为提升典型PV系统的总电流输出直至大约200安培或者更大。
由于诸如上述PV系统的直流电力系统可以被配置为生成相对高的电流和电压输出，因此需要检测这种电力系统中电弧的系统和方法。例如，在典型PV系统中，其中电流输出和电压输出可以分别为200安培和1000Vdc的量级，可能通过断开PV电力电缆产生串联电弧，可能由于使PV电力电缆短路而产生并联电弧，并且可能由于将PV电力电缆短接至接地而产生接地故障电弧。然而，迄今为止，检测电力系统中电弧的已知系统和方法通常没有能力以高水平的可靠性将串联电弧、并联电弧、接地故障电弧等等与由充电器负载、逆变器负载、直流-直流负载开关、直流-交流负载开关、直流断开开关、射频(RF)拾波器、直流电力线路通信等等生成的噪声区分开。
发明内容
根据本申请，公开了检测直流电力系统中电弧的系统和方法，其可以提供改进的噪声传播抗扰性。一个用于检测直流电力系统中电弧的这种系统包括分别操作监控至少两个电流输出的至少两个电流传感器，该至少两个电流输出通过家庭运行电缆或者任何其它合适的布线运行提供。至少两个电流传感器具有相反的极性(例如，"北"和“南”极)，并且并联、串联或者并联/串联互连的任何合适组合地配置和布置以提供组合电流输出信号。系统还包括整流器、滤波器、比较器、脉冲积分器和处理器。至少两个电流传感器分别操作监控直流电力系统的至少两个电流输出，该直流电力系统可以是光伏(PV)系统。至少两个电流输出可以被提供用于由相应电流传感器通过分别与PV系统内的至少两个相邻PV串相对应的至少两个导体监控。如果电弧发生在与PV串中的第一个(“第一PV串”)相对应的导体上的位置处，那么具有如同第一PV串上的电弧的电弧电流特征的电弧(例如，串联电弧)可以发生在与邻近第一PV串的至少一个PV串相对应的导体上的位置处。可以在与相邻PV串相对应的导体上发生的这种电弧在此也称为“相邻导体串扰”。系统被配置为有效地消除光伏(PV)系统内的这种相邻导体串扰，从而按照PV串水平提高用于检测电弧的电弧故障检测装置的性能。系统还可以提供这种具有对逆变器负载噪声改进的抗扰性的电弧故障检测装置。
在公开的系统内，由相应电流传感器提供的组合电流输出信号可以包括表示一个或者多个重大di/dt事件的高频交流电流信息，该高频交流电流信息可以潜在地指示一个或者多个电弧事件。整流器2从电流传感器2接收包括交流电流信息的组合电流输出信号，并且向用于后续滤波的滤波器提供组合电流输出信号的整流形式。注意，可以可选地在整流之前对包括交流电流信息的组合电流输出信号进行滤波。比较器接收滤过的信号，并且响应于潜在电弧事件，生成一个或者多个脉冲。脉冲积分器从比较器接收脉冲，并且生成指示各个脉冲的持续时间的输出。处理器还从比较器接收脉冲，并且在多个预定预定时间间隔内确定每个预定时间间隔的脉冲计数(PC)，该脉冲计数可以与潜在电弧事件的数量相对应。处理器还接收由脉冲积分器生成的输出，并且在相应预定时间间隔内确定每个预定时间间隔的脉冲持续时间(PD)，该脉冲持续时间可以与各个潜在电弧事件的强度相对应。处理器接着使用一个或者多个电弧故障检测算法处理PC和PD以更好地将直流电弧与负载开关噪声区分开。在一个方面中，处理器在每个预定时间间隔的结尾处计算两个变量的值，即，平均脉冲计数(APC)和平均脉冲持续时间波动(APDF)。例如，处理器可以在每个预定时间间隔结尾处通过取最近时间间隔的PD与在最近时间间隔之前的一个、两个或者更多个时间间隔出现的时间间隔的PD之间差的绝对值计算脉冲持续时间波动(PDF)。处理器在每个时间间隔的结尾处还确定比率APDF/APC是否超过第一指定阈值。如果在各个时间间隔的结尾处比率APDF/APC超过第一指定阈值，那么该时间间隔被认为是可能已经发生实际电弧事件的间隔。例如，如果在各个时间间隔期间处理器确定比率APDF/APC超过第一指定阈值，那么它可以生成“1”的输出或者任何其它合适的输出。否则，处理器可以生成“0”的输出或者任何其它合适的输出。处理器算出多个时间间隔内生成的输出(1或者0)的平均值，并且如果相应输出的平均值超过第二指定阈值，那么认为可能发生了实际电弧，并且处理器生成指示这种电弧的另一个输出。以这种方法，处理器可以评估多个时间间隔内的PDF，并且如果它确定多个时间间隔内的PDF很高，那么处理器可以生成指示可能发生了实际电弧的输出。
在另一个方面中，处理器在每个预定时间间隔的结尾处计算三个变量的值，即，APC、APDF和平均脉冲持续时间调制(APDM)。例如，处理器可以在多个预定时间间隔内通过在每个预定时间间隔期间，间隔预定时间间隔的四分之一取四个PD测量值PD1、PD2、PD3、PD4以及在每个预定时间间隔结尾处计算APDM或者通过任何其它合适技术计算APDM，如下，
APDM＝|APD1+APD2–APD3–APD4|+|APD1–APD2–APD3+APD4|
其中“APD1”是“PD1”测量值的平均值，“APD2”是“PD2”测量值的平均值，“APD3”是“PD3”测量值的平均值，以及“APD4”是“PD4”测量值的平均值。处理器在每个时间间隔结尾处还确定比率APDF/APC是否超过第一指定阈值C，以及比率APDF/APDM是否超过第二指定阈值C。如果在各个时间间隔结尾处确定比率APDF/APC超过第一指定阈值，以及比率APDF/APDM超过第二指定阈值，那么该时间间隔被认为是可能已经发生实际电弧事件的间隔。例如，如果在各个时间间隔期间处理器确定比率APDF/APC超过第一指定阈值，并且比率APDF/APDM超过第二指定阈值，那么它可以生成“1”的输出或者任何其它合适的输出；否则，处理器2可以生成“0”的输出或者任何其它合适的输出。处理器算出多个时间间隔内生成的输出(1或者0)的平均值，并且如果相应输出的平均值超过第三指定阈值，那么认为可能发生了实际电弧，并且处理器生成指示这种电弧的另一个输出。以这种方法，处理器可以更可靠地将实际电弧与诸如并网逆变器负载的非常嘈杂的负载区分开。
在另外的方面中，处理器在每个预定时间间隔的结尾处计算五个变量的值，即，APC、APDF、APDM、平均脉冲持续时间(APD)以及平均脉冲计数波动(APCF)。例如，处理器可以通过取最近时间间隔的PC与在最近时间间隔之前的一个、两个或者更多个间隔出现的时间间隔的PC之间差的绝对值或者通过任何其它合适技术计算APCF。处理器在每个时间间隔结尾处还确定比率APDF/APC是否超过第一指定阈值，比率APDF/APDM是否超过第二指定阈值，比率APCF/APC是否超过第三指定阈值，比率APDF/APD是否超过第四指定阈值，APC是否超过第五指定阈值，以及APD是否超过第六指定阈值。如果在各个时间间隔结尾处确定比率APDF/APC超过第一指定阈值，比率APDF/APDM超过第二指定阈值，比率APCF/APC超过第三指定阈值，比率APDF/APD超过第四指定阈值，APC超过第五指定阈值，APD超过第六指定阈值，那么该时间间隔被认为是可能已经发生实际电弧事件的间隔。因此，处理器可以生成“1”的输出或者任何其它合适的输出；否则，处理器可以生成"0"的输出或者任何其它合适的输出。处理器算出多个时间间隔内生成的输出(1或者0)的平均值，并且如果相应输出的平均值超过第七指定阈值，那么认为可能发生了实际电弧，并且处理器生成指示这种电弧的另一个输出。以这种方法，可以保证在直流电力系统中存在指示电弧对负载噪声的某个最小水平的标准化平均波动。
通过在多个预定时间间隔内确定至少每个预定时间间隔的脉冲计数(PC)，以及每个预定时间间隔的脉冲持续时间(PD)，其中PC和PD可以分别与直流电力系统中潜在电弧事件的数量和强度相对应，然后使用一个或者多个电弧故障检测算法处理PC和PD，所公开的检测直流电力系统中电弧的系统和方法可以以增强的可靠性将直流电弧与负载开关噪声区分开。
通过下述详细描述，本发明的其它特征、功能和方面将变得显而易见。
附图说明
附图被并入并且构成本说明书的一部分，其图示了此处描述的一个或者多个实施例并且与详细说明一起解释这些实施例。在附图中：
图1a图示了典型光伏(PV)系统的框图；
图1b图示了图1a的PV系统，进一步地指示各种类型电弧的可能位置；
图1c图示了图1a的PV系统，进一步地指示了用于检测图1b中指示的各种类型电弧的电弧故障检测器的可能位置；
图2图示了根据本申请用于检测直流电力系统中电弧的示例性系统的框图；
图3a图示了使用图2的系统检测直流电力系统中电弧的第一示例性方法的流程图；
图3b图示了使用图2的系统检测直流电力系统中电弧的第二示例性方法的流程图；
图3c图示了使用图2的系统检测直流电力系统中电弧的第三示例性方法的流程图；
图4a-4d图示了使用图2的系统可以在启动逆变器负载期间以及在有连续逆变器噪声情况下的电弧期间生成的示例性脉冲流数据的图表；
图5a-5c图示了使用图2的系统可以根据若干时间间隔测量并且计算的示例性变量的图表；
图6a-6c图示了使用图2的系统用于将直流电弧与负载开关噪声区分开的示例性技术的图表；
图7图示了根据本申请用于检测直流电力系统中串联电弧的示例性系统的框图；以及
图8图示了图7系统的可选实施例的框图。
具体实施方式
2013年3月15日提交的、标题为“HOME RUN ARCDETECTION AT THE PHOTOVOLTAIC STRING LEVEL USINGMULTIPLE CURRENT SENSORS”的美国专利申请13/836,345以及2012年11月16日提交的、标题为“SYSTEMS AND METHODSOF DISCRIMINATING DC ARCS AND LOAD SWITCHINGNOISE”的美国专利申请13/679,039的公开的全部内容通过引用合并于此。
图1a描绘了典型的直流电力系统，特别是，光伏(PV)系统100。这种PV系统已经逐渐地应用于范围从为电池充电到为交流电网提供电力的家庭和工业应用中。PV系统100包括多个PV模块(例如，太阳能板)101.1-101.n、103.1-103.m、105.1-105.p、汇线箱104和负载106。如图1a所示，PV模块101.1-101.n串联连接以形成第一PV串102.1，PV模块103.1-103.n串联连接以形成第二PV串102.2，以及PV模块105.1-105.n串联连接以形成第三PV串102.3。此外，第一、第二和第三PV串102.1、102.2、102.3可以并联连接，并且可以通过用于最终驱动负载106的汇线箱104路由，该负载106可以是充电器负载、逆变器负载或者任何其它合适的负载。如进一步在图1a中示出的，汇线箱104可以包括用于每个PV串的串熔丝108以及电涌保护器110。PV系统100还可以包括直流断开开关112。注意，PV系统100可以可选地被配置为包括串联连接以形成任何其它合适数量的PV串的任何其它合适数量的PV模块。
图1b描绘了可能潜在地发生电弧的PV系统100内的若干示例性位置121-129。例如，串联电弧可能潜在地发生在位置121、125、129处，并联电弧可能潜在地发生在位置122、126处，以及接地故障电弧可能潜在地发生在位置123、124、127、128处。另外，图1c描绘了可以安置电弧故障检测器(AFD)132、134、136以检测这种潜在电弧的PV系统100内的几个示例性位置。例如，AFD 132、134可以位于组合PV串的汇线箱104内，以及AFD 136可以位于负载106附近。注意，可以采用任何其它合适数量的AFD检测PV系统100内任何其它合适位置处的电弧。
图2描绘了根据本申请用于检测直流电力系统200中电弧的示例性系统200。例如，可以在一个或者多个AFD(例如PV系统100内的AFD 132、134、136)内实现系统200，以通过增强的可靠性将直流电弧与负载开关噪声区分开。如图2所示，系统200包括电流传感器202、整流器204、滤波器206、比较器208、脉冲积分器210和处理器212。电流传感器202可以被实现为用于监控直流电力系统的电流输出的电流互感器。例如，实现为电流互感器的电流传感器202可以与正(+)直流电力线或者负(-)直流电力线串联连接。电流传感器202提供包括高频交流电流信息的信号，该高频交流电流信息表示可以指示一个或者多个潜在电弧事件的一个或者多个重大的di/dt事件。整流器204可以被实现为全波整流器，其从电流传感器202接收包括交流电流信息的信号，并且向用于后续高通滤波的滤波器206提供信号的全波整流形式。
比较器208接收滤波后的信号，并且响应于潜在电弧事件，在线214上生成一个或者多个脉冲。脉冲积分器210从比较器208接收脉冲，并且在线216上生成指示各个脉冲持续时间的输出。处理器212可以被实现为微控制器，其也从线214上的比较器接收脉冲。处理器212在多个预定时间间隔内确定每时间间隔的脉冲计数(PC)，该脉冲计数可以与潜在电弧事件的数量相对应。处理器212还在线216上接收由脉冲积分器210生成的输出，并且在各个预定时间间隔内确定每时间间隔的脉冲持续时间(PD)，该脉冲持续时间可以与各个潜在电弧事件的强度相对应。如此处进一步描述的，使用一个或者多个电弧故障检测算法，处理器212接着处理至少PC和PD以更好地将直流电弧与负载开关噪声区分开，并且至少在某些时间处生成电弧故障指示218作为输出。
下面参考图3a以及图2描述检测直流电力系统中的电弧的第一示例性方法300a。使用方法300a，系统200可以评估在多个预定时间间隔内的PD波动，并且如果确定在各个时间间隔内的PD波动很高，那么系统200可以生成电弧故障指示218，从而指示可能已经发生了实际电弧。例如，每个预定时间间隔可以等于任何合适的时间间隔。在一些实施例中，预定时间间隔可以等于大约交流电网周期时间的一半以便最小化与交流电力线的电磁耦合，以及减少由并网逆变器负载生成的开关噪声。如在步骤302中描绘的，处理器212在每个时间间隔的结尾处计算两个变量的值，即，平均脉冲计数(APC)和平均脉冲持续时间波动(APDF)。例如，可以使用一阶低通滤波器完成这种平均，以在不需要过多存储器的情况下保持变量值。注意，由于所谓的溅射电弧与连续电弧相比数量上更少但更强烈，因此这种平均允许将溅射电弧以及更连续的电弧更好地与其它噪声源区别开。这种平均的时间常量的范围可以从大约20毫秒到200毫秒，或者任何其它合适范围的时间值。
处理器212可以在每个预定时间间隔结尾处通过取最近时间间隔的PD与在最近时间间隔之前的一个、两个或者更多个时间间隔出现的时间间隔的PD之间的差的绝对值或者通过任何其它合适技术来计算脉冲持续时间波动(PDF)。如在步骤304中描绘的，处理器212在每个时间间隔的结尾处确定比率APDF/APC是否超过第一指定阈值C1。如果在各个时间间隔的结尾处比率APDF/APC超过第一指定阈值C1，那么该时间间隔被认为是可能已经发生实际电弧事件的间隔。例如，如果处理器212在各个时间间隔期间确定比率APDF/APC超过第一指定阈值C1，那么如在步骤306中描绘的，其可以生成“1”的输出或者任何其它合适的输出。否则，如在步骤308中描绘的，处理器212可以生成“0”的输出或者任何其它合适的输出。如在步骤310中描绘的，处理器212算出在多个预定时间间隔内生成的输出(1和/或0)的平均值。例如，可以在多个时间间隔内使用低通滤波器、累计总和或者事件计数器或者使用任何其它合适技术执行这种平均。此外，该平均的时间常量可以在0.1秒至1.0秒的范围中以允许任何可能的电弧故障指示在合理时间内发生。如在步骤312中描绘的，处理器212接着确定各个输出的平均值是否超过指定阈值输出值C0。如果各个输出的平均值超过指定阈值输出值C0，则认为已经发生实际电弧，并且如在步骤314中描绘的，处理器212生成电弧故障指示218。否则，方法300a循环返回至步骤302。
下面参考图3b以及图2描述检测直流电力系统中电弧的第二示例性方法300b。使用方法300b，系统200可以更可靠地区分实际电弧与诸如并网逆变器负载的非常嘈杂的负载。如在步骤316中描绘的，处理器212在每个预定时间间隔的结尾处计算三个变量的值，即，APC、APDF和平均脉冲持续时间调制(APDF)。例如，处理器212可以在多个时间间隔内通过在每个时间间隔期间，间隔时间间隔的四分之一取四个PD测量值PD1、PD2、PD3、PD4以及在每个时间间隔结尾处计算APDM或者通过任何其它合适技术计算APDM，如下，
APDM＝|APD1+APD2-APD3-APD4|+|APD1-APD2-APD3+APD4|，   (1)
其中“APD1”是相应“PD1”测量值的平均值，“APD2”是相应“PD2”测量值的平均值，“APD3”是相应“PD3”测量值的平均值，以及“APD4”是相应“PD4”测量值的平均值。例如，可以在多个时间间隔内使用低通滤波器执行这种每四分之一间隔测量值的平均。此外，每个时间间隔可以在交流电网周期时间的一半处或者在交流电网周期时间的一半附近，例如，对于60Hz或者50Hz交流电网为1/(2*55Hz)。如在步骤318中描绘的，处理器212在每个时间间隔结尾处确定比率APDF/APC是否超过第一指定阈值C1，以及比率APDF/APDM是否超过第二指定阈值C2。如果在各个时间间隔结尾处确定比率APDF/APC超过第一指定阈值C1，以及比率APDF/APDM超过第二指定阈值C2，那么该时间间隔被认为是可能已经发生实际电弧的间隔。例如，如果在各个时间间隔期间，处理器212确定比率APDF/APC超过第一指定阈值C1，以及比率APDF/APDM超过第二指定阈值C2，那么如在步骤320中描绘的，它可以生成“1”的输出或者任何其它合适的输出。否则，如在步骤322中描绘的，处理器212可以生成“0”的输出或者任何其它合适的输出。如在步骤324中描绘的，处理器212算出在多个时间间隔内生成的输出(1和/或0)的平均值。如在步骤326中描绘的，处理器212接着确定各个输出的平均值是否超过指定阈值输出值C0。如果各个输出的平均值超过指定阈值输出值C0，则认为已经发生实际电弧，并且如在步骤328中描绘的，处理器212生成电弧故障指示218。否则，方法300b循环返回至步骤316。
下面参考图3c以及图2描述了检测直流电力系统中电弧的第三示例性方法300c。方法300c提供了保证在直流电力系统中存在指示电弧对负载噪声的某个最小水平的标准化平均波动的方式。如在步骤330中描绘的，处理器212在每个预定时间间隔的结尾处计算五个变量的值，即，APC、APDF、APDM、平均脉冲持续时间(APD)以及平均脉冲计数波动(APCF)。例如，处理器212可以通过取最近时间间隔的PC与在最近时间间隔之前的一个或者两个间隔出现的时间间隔的PC之间差的绝对值或者通过任何其它合适技术来计算APCF。如在步骤332中描绘的，处理器212在每个时间间隔结尾处确定比率APDF/APC是否超过第一指定阈值C1，比率APDF/APDM是否超过第二指定阈值C2，比率APCF/APC是否超过第三指定阈值C3，比率APDF/APD是否超过第四指定阈值C4，APC是否超过第五指定阈值C5，以及APD是否超过第六指定阈值C6。如果在各个时间间隔结尾处确定比率APDF/APC超过第一指定阈值C1，比率APDF/APDM超过第二指定阈值C2，比率APCF/APC超过第三指定阈值C3，比率APDF/APD超过第四指定阈值C4，APC超过第五指定阈值C5，APD超过第六指定阈值C6，那么该时间间隔被认为是可能已经发生实际电弧事件的间隔。如在步骤334中描绘的，处理器212因此生成“1”的输出或者任何其它合适的输出。否则，如在步骤336中描绘的，处理器212可以生成“0”的输出或者任何其它合适的输出。如在步骤338中描绘的，处理器212算出在多个预定时间间隔内生成的输出(1和/或0)的平均值。如在步骤340中描绘的，处理器212接着确定各个输出的平均值是否超过指定阈值输出值C0。如果各个输出的平均值超过指定阈值输出值C0，则认为已经发生实际电弧，并且如在步骤342中描绘的，处理器212生成电弧故障指示218。否则，方法300c循环返回至步骤330。
下面参考下列说明性示例以及图1、2、3a、3b、4a-4d、5a-5c和6a-6c进一步描述了所公开的检测直流电力系统中电弧的系统和方法。在第一示例中，表明了串联电弧可以是直流电力系统中脉冲持续时间波动(PDF)和脉冲持续时间调制(PDM)两者的原因。图4a图示了在启动负载106(其可以是逆变器负载)期间由比较器208在线214上生成的示例性脉冲流400。在该第一示例中，这种逆变器负载可以连结至交流电网，该交流电网可以具有等于大约60Hz的频率。如图4a所示，脉冲流400包括一系列脉冲猝发401、402、403、404，其通常表示在启动逆变器负载期间产生的负载开关噪声。每个脉冲猝发401、402、403、404都发生在1/(2*60Hz)或者大约8,333微秒的预定时间间隔内。图4b图示了一系列示例性脉冲410，其可以包括在脉冲猝发401、402、403、404中的一个中。如图4b所示，各个脉冲410的周期和持续时间通常是一致的。
图4c图示了在有连续逆变器负载噪声的情况下的串联电弧期间由比较器208在线214上生成的示例性脉冲流420。如图4c所示，脉冲流420包括一系列脉冲猝发411、412、413、414，每个都发生在大约8,333微秒的预定时间间隔内。如进一步在图4c中示出的，串联电弧使得在脉冲猝发412、413之间引入额外的脉冲猝发416。注意，由串联电弧引起的额外脉冲猝发416不与由负载开关噪声引起的周期性脉冲猝发411、412、413、414同步。由于串联电弧在脉冲猝发412、413之间引入了额外脉冲猝发416，因此这种串联电弧在脉冲流420内导致了每时间间隔的一些PDF。
图4d图示了可以包括在脉冲猝发411、412、413、414中的一个中的一系列示例性脉冲430。通过将在串联电弧期间生成的一系列脉冲430与启动逆变器负载期间生成的一系列脉冲410进行比较，可以观察到串联电弧还在一系列脉冲430内导致了一些PDM。注意，各个脉冲430的宽度通常比脉冲410的宽度更窄，从而指示启动逆变器负载期间产生的脉冲410可能比在有连续逆变器负载噪声情况下的串联电弧期间产生的脉冲430更强烈。尽管如此，可以观察到，电弧的一般随机性可以产生比更均匀负载开关噪声更大的PDF和/或PDM。
在第二示例中，表明了每时间间隔的脉冲计数(PC)和每时间间隔的脉冲持续时间(PD)两者在启动逆变器负载期间比在有连续逆变器噪声情况下的串联电弧期间更大，并且因此仅仅分析每时间间隔测量的PC和/或PD可能不足以可靠地将直流电弧与负载开关噪声区别开。图5a图示了对于编号5至15的多个示例性时间间隔，由处理器212测量的脉冲计数。如图5a所示，在启动逆变器负载期间测量的每时间间隔的PC通常在大约20至30计数范围内，然而除时间间隔11外，在串联电弧期间测量的每时间间隔的PC通常在大约10至20计数范围内，其中在时间间隔11中在串联电弧期间测量的PC在20计数与30计数之间。图5b图示了对于编号5至15的示例性时间间隔，由处理器212测量的脉冲持续时间。如图5b所示，在启动逆变器负载期间测量的每时间间隔的PD通常在大约200至300微秒范围内，在串联电弧期间测量的每时间间隔的PD通常在大约0至100微秒范围内，然而除时间间隔11外，其中在时间间隔11在串联电弧期间测量的PD在100微秒与200微秒之间。
图5c图示了对于编号5至15的示例性时间间隔，由处理器212计算的脉冲持续时间波动(PDF)。如此处相对于第一示例性方法300a描述的，处理器212可以在每个预定时间间隔结尾处通过取最近时间间隔的PD与在最近时间间隔之前的一个、两个或者更多个时间间隔出现的时间间隔的PD之间差的绝对值来计算PDF。如图5c所示，除时间间隔5、7、11和15以外，在启动逆变器负载期间计算的PDF通常在0至10微秒范围内，在时间间隔5、7、11和15中计算的PDF分别为刚超过20微秒、大约30微秒、刚超过大约10微秒以及在10微秒与20微秒之间。如进一步在图5c中示出的，除时间间隔11、13、14和15外，在串联电弧期间计算的PDF也通常在0至10微秒范围内，在时间间隔11、13、14和15中计算的PDF分别为刚超过大约40微秒、在40微秒与50微秒之间、在10微秒与20微秒之间以及大约20微秒。因此，基于在图5c中图示的计算的PDF，仅仅单独分析每时间间隔计算的PDF也可能不足以可靠地将直流电弧与负载开关噪声区别开。
在第三示例中，表明了在每个时间间隔结尾处分析至少比率PDF/PC将足以可靠地将直流电弧与负载开关噪声区别开。图6a图示了在编号5至15的每个示例性时间间隔结尾处如由处理器212确定的比率PDF/PC。如图6a所示，在串联电弧期间确定的比率PDF/PC通常显著地大于在启动逆变器负载期间确定的对应比率PDF/PC(参见，例如，对于时间间隔6以及8至15的相应比率PDF/PC)。注意，如果在每个编号时间间隔结尾处确定比率APDF/APC(如此处参考第一示例性方法300a的步骤304描述的)，那么在串联电弧期间确定的这种比率APDF/APC也将显著地大于在启动逆变器负载期间确定的对应比率APDF/APC。另外，如果处理器212首先在每个编号时间间隔结尾处计算APDF和APC，然后对于每个编号时间间隔确定比率APDF/APC，那么在串联电弧期间确定的这种比率APDF/APC将同样显著地大于在启动逆变器负载期间确定的对应比率APDF/APC。因此，基于图6a中图示的比率PDF/PC，可以推断在每个时间间隔结尾处分析至少比率PDF/PC将足以以增强的可靠性将直流电弧与负载开关噪声区别开。
在该第三示例中，还表明了在每个时间间隔结尾处分析至少比率PDF/PDM也将足以可靠地将直流电弧与诸如并网逆变器负载的非常嘈杂的负载区别开。图6b图示了如由处理器212测量的对于编号5至15的示例性时间间隔，每四分之一个时间间隔的PD。如图6b所示，对于每个时间间隔的大部分PD发生在各个时间间隔的一小部分内。例如，对于编号时间间隔中的每一个，范围从大约250微秒到300微秒的大部分PD发生在各个间隔开始附近的一小部分时间间隔内。基于在图6b中图示的每四分之一个时间间隔测量的PD，可以推断，在该第三示例中，在大约两倍电网频率(例如，2x60Hz或者120Hz)处可以有显著的脉冲持续时间调制(PDM)。
图6c图示了对于编号5至15的示例性时间间隔，由处理器212确定的比率PDF/PDM。同如此处相对于第二示例性方法300b描述的APDM的计算一样，可以通过在每个编号时间间隔期间，间隔时间间隔的四分之一取四个PD测量值PD1、PD2、PD3、PD4，并且在每个时间间隔结尾处计算PDM或者通过任何其它合适技术计算PDM，如下，
PDM＝|PD1+PD2-PD3-PD4|+|PD1-PD2-PD3+PD4|，        (2)
如图6c所示，在串联电弧期间确定的比率PDF/PDM通常显著地大于在启动逆变器负载期间确定的对应比率PDF/PDM(参见，例如，对于时间间隔6以及8至15的相应比率PDF/PDM)。注意，如果在每个编号时间间隔结尾处确定比率APDF/APDM(如此处参考第二示例性方法300b的步骤318描述的)，那么在串联电弧期间确定的这种比率APDF/APDM也将显著地大于在启动逆变器负载期间确定的对应比率APDF/APDM。另外，如果处理器212首先在每个编号时间间隔结尾处计算APDF和APDM，然后对于每个编号时间间隔确定比率APDF/APDM，那么在串联电弧期间确定的这种比率APDF/APDM将同样显著地大于在启动逆变器负载期间确定的对应比率APDF/APDM。因此，基于图6c中图示的比率PDF/PDM，可以推断在每个时间间隔结尾处分析至少比率PDF/PDM将足以以增强的可靠性将直流电弧与负载开关噪声区别开。
已经描述了所公开的检测直流电力系统中电弧的系统和方法的上述示例性实施例，可以作出其它替换实施例或者变型。例如，此处参考第三示例性方法300c描述了，处理器212可以在多个预定时间间隔结尾处确定比率APDF/APC是否超过第一指定阈值C1，比率APDF/APDM是否超过第二指定阈值C2，比率APCF/APC是否超过第三指定阈值C3，比率APDF/APD是否超过第四指定阈值C4，APC是否超过第五指定阈值C5和/或APD是否超过第六指定阈值C6。在一些实施例中，直流电力系统中电弧的检测可以可选地基于在相应的时间间隔结尾处确定比率PDF/PC是否超过第一指定阈值C1，比率PDF/PDM是否超过第二指定阈值C2，比率PCF/PC是否超过第三指定阈值C3，比率PDF/PD是否超过第四指定阈值C4，PC是否超过第五指定阈值C5和/或PD是否超过第六指定阈值C6。
此处还描述了，电流传感器202可以被实现为用于监控直流电力系统电流输出的电流互感器。在一些实施例中，可以使用直流电流传感器实现电流传感器202，该直流电流传感器还可以充当具有适当电路的交流检测电流互感器。注意，由直流电流传感器提供的直流电流数据可以增加高频交流电流信息以改进相对于电力系统噪声的电弧故障检测。另外，在一些实施例中，可以监控直流电力系统的电压输出，而不是电流输出，用于检测直流电力系统中的电弧。这种实施例可以采用电力系统电压数据以及电力系统电流数据以更好地将串联电弧与并联电弧区别开。另外，在一些实施例中，可以用交流电压传感器代替电流传感器202，该交流电压传感器可以连接在直流电力线两端。这种交流电压传感器可以被实现为用于在直流电力系统与一个或者多个AFD之间提供电隔离的耦合电容器的电流互感器。
此处还描述了，PV系统100可以包括直流断开开关112，一旦检测到这种电弧，就可以采用该直流断开开关112熄灭电弧。在一些实施例中，为了熄灭这种电弧，PV系统可以包括用于断开一个或者多个PV板的在一个或者多个PV模块内的固态开关、用于将一个或者多个PV串与负载断开的汇线箱内的一个或者多个接触器或电路断路器和/或用于打开/短路负载的一个或者多个机构。
此处还描述了，PV系统100可以包括汇线箱104。在一些实施例中，可以不用汇线箱实现这种PV系统，从而允许一个或者多个PV串直接连接至负载。
另外，注意，在检测直流电力系统中电弧的示例性方法300a、300b、300c中采用的比率通常不需要使用复杂的除法运算，而是可以利用条件测试执行，例如，在指定阈值乘以相应比率的分母之后。还应注意，可以通过组合这些比率中的两个或更多个来定义更复杂的测试。例如，可以组合两个比率APDF/APC和APDF/APDM以形成单个比率APDF2/APC/APDM。同样地，可以组合两个比率PDF/PC和PDF/PDM以形成单个比率PDF2/PC/PDM。也可以采用这些比率的其它合适组合以更好地将直流电弧与负载开关噪声区别开。
还应注意，此处描述的一个或者多个实施例可以包括PV负载，例如用于调节直流-直流转换使得每个PV模块或者PV串在最大功率点处工作的优化器，用于调节直流-交流转换使得每个PV模块在最大功率点处工作的微逆变器以及连接到一个或者多个PV串的直流-交流逆变器。此处描述的实施例还可以与附接至每个PV模块的电弧故障检测器(AFD)结合，并且可以与接地故障检测器结合使用。
另外，此处描述了，用于检测直流电力系统中电弧的系统200(参见图2)可以包括电流传感器202、整流器204、滤波器206、比较器208、脉冲积分器210和处理器212，并且电流传感器202可以被实现为用于监控直流电力系统电流输出的电流互感器。在一些实施例中，用于检测直流电力系统中电弧的系统可以包括多个这种电流传感器以在直流电力系统中提供串联电弧的改进检测。
图7描绘了用于在直流电力系统中检测家庭运行电缆或者任何其它合适布线运行上的电弧的示例性系统700。如图7所示，系统700包括多个电流传感器702.1-702.4、整流器704、滤波器706、比较器708、脉冲积分器710和处理器712。例如，多个电流传感器702.1-702.4可以各自被实现用于监控直流电力系统电流输出的电流互感器。除系统700系统使用四个传感器702.1-702.4工作以外，系统700的工作如同系统200的工作(参见图2)一样。注意，为了图示目的，图7描绘了包括四个电流传感器702.1-702.4的系统700，并且系统700可以可选地包括任何其它合适数量的这种电流传感器。
将参考下列说明性示例和图7进一步理解系统700。在该示例中，四个电流传感器702.1-702.4并联连接以分别监控家庭运行电缆上的四个PV串，该家庭运行电缆可以包括总共十二个或者任何其它合适数量的这种PV串。此外，在该示例中，假设串联电弧以大约3安培(AC)的电流波动发生在家庭运行电缆上。假定阻抗相同，家庭运行电缆上的十二个PV串中的每一个因此接收大约3/12或者0.25安培(AC)的电弧电流。对于由相应电流传感器702.1-702.4监控的四个PV串，由电流传感器702.1监控的第一PV串接收大约0.25安培(AC)的电弧电流I1，由电流传感器702.2监控的第二PV串接收大约0.25安培(AC)的电弧电流I2，由电流传感器702.3监控的第三PV串接收大约0.25安培(AC)的电弧电流I3，以及由电流传感器702.4监控的第四PV串接收大约0.25安培(AC)的电弧电流I4。然而，由于四个电流传感器702.1-702.4并联连接，因此提供给全波整流器704的组合电弧电流为大约4*0.25或者1安培(AC)。
通过采用并联连接的四个电流传感器702.1-702.4以向系统700内的全波整流器704提供增强水平的电弧电流，可以实现家庭运行电缆或者任何其它合适布线运行上串联电弧的改进检测。注意，尽管图7描绘了并联连接的四个电流传感器702.1-702.4，但可以并联、串联或者以并联/串联互连的任何其它合适组合连接任何合适数量的这种电流传感器。还应注意，为了图示目的，上面讨论了具有约3安培(AC)电流波动的这种串联电弧，并且可以采用系统700检测任何其它合适水平的串联电弧。
图8描绘了用于检测直流电力系统中的家庭运行电缆或者任何其它合适布线运行上的电弧的另一个示例性系统800。系统800是系统700的可选实施例(参见图7)，其可以用于减少具有多个PV串的PV系统中采用的电弧故障检测装置中的电弧噪声传播的影响。例如，如果电弧发生在与多个PV串中的第一个(“第一PV串”)相对应的导体上的位置处，那么具有如第一PV串上的电弧一样的电弧电流特征的电弧(例如，串联电弧)可以发生在与邻近第一PV串的至少一个PV串相对应的导体上的位置处。可以发生在与相邻PV串相对应的导体上的这种电弧(这种电弧在此还称为“相邻导体串扰”)通常由于PV系统内的阻抗分布而导致，并且根据相应PV串的阻抗，通常表征为具有降低的幅度和相移。图8的系统800被配置为有效地消除PV系统内的这种相邻导体串扰。以这种方法，可以在PV串水平提高对用于检测电弧(例如串联电弧)的电弧故障检测装置的性能。
如图8所示，系统800包括并联连接的多个电流传感器802.1-802.4、整流器804、滤波器806、比较器808、脉冲积分器810和处理器812。例如，多个电流传感器802.1-802.4可以各自被实现为用于监控PV系统中PV串的电流输出的电流互感器。系统800的工作如同系统700的工作一样(参见图7)。然而，鉴于系统700内的电流传感器702.1-702.4被配置为相同极性(例如，同样“北”或者“南”极)，系统800内监控相邻PV串电流输出的电流传感器802.1-802.4被配置为相反极性。例如，监控相邻PV串的电流传感器802.1、802.2可以分别配置为相反的南极和北极，监控相邻PV串的电流传感器802.2、802.3可以分别配置为相反的北极和南极，以及监控相邻PV串的电流传感器802.3、802.4可以分别配置为相反的南极和北极。
注意，电流传感器802.1、802.2可以可选地分别配置为相反的北极和南极，电流传感器802.2、802.3可以可选地分别配置为相反的南极和北极，以及电流传感器802.3、802.4可以可选地分别配置为相反的北极和南极。还应注意，为了图示目的，图8描绘了包括四个电流传感器802.1-802.4的系统800，并且系统800可以可选地包括用于监控PV系统中任何其它合适数量的PV串的电流输出的任何其它合适数量的这种电流传感器。另外，尽管图8描绘了并联连接的四个电流传感器802.1-802.4，但是可以并联、串联或者以并联/串联互连的任何其它合适组合连接任何合适数量的这种电流传感器。
将参考下列说明性示例和图8进一步理解系统800。在第一示例中，电流传感器802.1、802.2、802.3、802.4并联连接以分别监控家庭运行电缆上的第一、第二、第三和第四PV串，该家庭运行电缆可以包括总共十二个或者任何其它合适数量的PV串。关于由相应电流传感器802.1-802.4监控的四个PV串，第一PV串仅邻近第二PV串，第二PV串邻近第一和第三PV串两者，第三PV串邻近第二和第四PV串两者，以及第四PV串仅邻近第三PV串。
在该第一示例中，假设串联电弧发生在与第一PV串相对应的导体上的位置处。响应于这种串联电弧，与第一PV串相对应的导体将电弧电流Ip1注入到电流传感器802.1的初级绕组(L5)上，导致电流传感器802.1的次级绕组(L6)上的电弧电流Is1。由于第一PV串邻近第二PV串，因此相邻导体串扰发生在第一与第二PV串之间。响应于这种相邻导体串扰，与第二PV串相对应的导体将电弧电流Ip2注入到电流传感器802.2的初级绕组(L1)上，导致电流传感器802.2的次级绕组(L2)上的电弧电流Is2。
由于电流传感器802.1和802.2分别配置为相反的南极和北极，因此电流传感器802.1的次级绕组(L6)上的电弧电流Is1相对于电流传感器802.2的次级绕组(L2)上的电弧电流Is2有180°的相移。假定由电流传感器802.1监控的第一PV串和由电流传感器802.2监控的第二PV串具有基本上相同的阻抗，并且各个电流传感器802.1、802.2具有基本上相同的特征，那么由于电弧电流Is1相对于电弧电流Is2180°的相移，由第一与第二PV串之间的这种相邻导体串扰引起的任何共模电流噪声将在电弧电流Is1、Is2的组合(例如，在组合电流Icombined中；参见图8)中被消除。注意，由于电流传感器802.3和802.4也分别配置为相反的南极和北极，因此由第三与第四PV串之间的相邻导体串扰引起的任何共模电流噪声将以类似方式被消除。
在第二示例中，假设串联电弧发生在与第二PV串相对应的导体上的位置处。响应于这种串联电弧，与第二PV串相对应的导体将电弧电流Ip2注入到电流传感器802.2的初级绕组(L1)上，导致电流传感器802.2的次级绕组(L2)上的电弧电流Is2。由于第二PV串邻近第一PV串，因此相邻导体串扰发生在第二与第一PV串之间。响应于第二与第一PV串之间的这种相邻导体串扰，与第一PV串相对应的导体将电弧电流Ip1注入到电流传感器802.1的初级绕组(L5)上，导致电流传感器802.1的次级绕组(L6)上的电弧电流Is1。另外，由于第二PV串还邻近第三PV串，因此相邻导体串扰发生在第二与第三PV串之间。响应于第二与第三PV串之间的这种相邻导体串扰，与第三PV串相对应的导体将电弧电流Ip3注入到电流传感器802.3的初级绕组(L3)上，导致电流传感器802.3的次级绕组(L4)上的电弧电流Is3。
由于电流传感器802.2和802.1分别配置为相反的北极和南极，因此电流传感器802.2的次级绕组(L2)上的电弧电流Is2相对于电流传感器802.1的次级绕组(L6)上的电弧电流Is1有180°的相移。如在第一示例中，假定第一和第二PV串具有基本上相同的阻抗，并且相应电流传感器802.1、802.2具有基本上相同的特征，那么由于电弧电流Is2相对于电弧电流Is1180°的相移，由第二与第一PV串之间的这种相邻导体串扰引起的任何共模电流噪声将在电弧电流Is2、Is1的组合(即，在组合电流Icombined中；参见图8)中被消除。
同样地，由于电流传感器802.2和802.3分别配置为相反的北极和南极，因此电流传感器802.2的次级绕组(L2)上的电弧电流Is2相对于电流传感器802.3的次级绕组(L4)上的电弧电流Is3有180°的相移。假定第二和第三PV串具有基本上相同的阻抗，并且相应电流传感器802.2、802.3具有基本上相同的特征，那么由于电弧电流Is2相对于电弧电流Is3180°的相移，由第二与第三PV串之间的这种相邻导体串扰引起的任何共模电流噪声将在电弧电流Is2、Is3的组合(即，在组合电流Icombined中；参见图8)中被消除。注意，由于电流传感器802.3和802.2配置为相反极性(南、北)，并且电流传感器802.3和802.4也配置为相反的极性(南、北)，因此由第三与第二PV串之间以及第三与第四PV串之间的相邻导体串扰引起的任何共模电流噪声将以类似方式被消除。
上面描述了，监控PV系统中相邻PV串电流输出的系统800内的电流传感器802.1-802.4(参见图8)可以配置为相反的极性以有效地消除相邻PV串之间的相邻导体串扰。在一个实施例中，监控PV系统中相邻PV串电流输出的电流传感器802.1-802.4可以可选地配置为相同的极性(例如，同样的北极或者南极)，并且可以对与各个相邻PV串相对应的导体进行配置并且布置以在相反方向上提供电流。以这种方法，也可以在方向相反电流的后续组合中有效地消除由相邻PV串之间的相邻导体串扰引起的任何共模电流噪声。
显而易见的是，此处描述的一个或者多个实施例可以以软件和/或硬件的许多不同形式来实现。例如，此处描述的一个或者多个实施例可以包括一个或多个计算设备、硬件处理器等等的合适配置，用以执行和/或支持此处描述的系统和/或方法中的任何一个或者全部。此外，可以对一个或多个计算设备、处理器、数字信号处理器等进行编程或者配置以实现此处描述的系统和方法。
本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离此处公开的创造性概念的情况下，可以对上述检测直流电力系统中电弧的系统和方法作出进一步的修改和变型。因此，除了被所附权利要求的保护范围和精神限制以外，本发明不应被看作限制性的。

Claims (21)

1.一种检测直流电力系统中电弧的方法，包括下列步骤：
分别由至少两个电流传感器监控至少两个电流输出，所述至少两个电流传感器具有相反的极性，所述至少两个电流输出被提供用于在所述直流电力系统中由相应电流传感器分别在至少两个相邻导体上监控；
组合所述至少两个电流输出以提供组合电流输出；
随着时间响应于所述组合电流输出中的至少一个变化(di/dt)生成一个或者多个脉冲；
由处理器处理所述各个脉冲以确定所述直流电力系统中电弧的存在；以及
由处理器生成指示所述直流电力系统中电弧的存在的输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述各个脉冲具有相关的持续时间，以及其中所述方法还包括：
由处理器对至少一个预定时间间隔中脉冲的数量进行计数，以提供所述预定时间间隔的脉冲计数；
由所述处理器测量所述预定时间间隔中所述各个脉冲的持续时间中的波动；
由所述处理器计算所述各个脉冲的持续时间中的波动与所述脉冲计数的第一比率；
由所述处理器至少部分地基于所述第一比率确定所述直流电力系统中电弧的存在；以及
由处理器生成指示所述直流电力系统中电弧的存在的输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其中确定电弧的存在包括确定所述第一比率超过第一指定阈值。
4.根据权利要求2所述的方法，其中对所述脉冲的数量进行计数包括对多个预定时间间隔中的每一个中的脉冲数量进行计数以提供所述各个预定时间间隔的脉冲计数，以及其中测量所述各个脉冲的持续时间中的波动包括测量所述各个预定时间间隔中所述各个脉冲的持续时间中的波动。
5.根据权利要求4所述的方法，其中计算所述第一比率包括在每个预定时间间隔之后计算所述脉冲计数的平均值，以及在每个预定时间间隔之后计算所述各个脉冲的持续时间中的波动的平均值，以及基于所述各个脉冲的持续时间中的波动的所述平均值以及所述脉冲计数的所述平均值计算所述第一比率。
6.根据权利要求2所述的方法，还包括：
由所述处理器测量所述预定时间间隔中所述各个脉冲的持续时间的调制。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
由所述处理器计算所述各个脉冲的持续时间中的波动与所述各个脉冲的持续时间的调制的第二比率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中确定电弧的存在包括至少部分地基于所述第一比率和所述第二比率确定所述直流电力系统中电弧的存在。
9.根据权利要求8所述的方法，其中确定电弧的存在包括确定所述第一比率超过第一指定阈值，以及确定所述第二比率超过第二指定阈值。
10.根据权利要求7所述的方法，其中测量所述各个脉冲的持续时间中的波动包括对于多个预定时间间隔测量所述各个脉冲的持续时间中的波动，以及其中测量所述各个脉冲的持续时间的调制包括对于所述多个预定时间间隔测量所述各个脉冲的持续时间的调制。
11.根据权利要求10所述的方法，其中计算所述第二比率包括在每个预定时间间隔之后计算所述各个脉冲的持续时间中的波动的平均值，在每个预定时间间隔之后计算所述各个脉冲的持续时间的调制的平均值，以及基于所述各个脉冲的持续时间中的波动的所述平均值以及所述各个脉冲的持续时间的调制的所述平均值计算所述第二比率。
12.根据权利要求7所述的方法，还包括：
对于所述预定时间间隔，由所述处理器测量所述脉冲计数中的波动。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
由所述处理器计算所述脉冲计数中的波动与所述脉冲计数的第三比率，以及所述各个脉冲的持续时间中的波动与所述各个脉冲的持续时间的第四比率中的一个或者多个。
14.根据权利要求13所述的方法，其中确定电弧的存在包括至少部分地基于所述第一比率以及所述第二比率、所述第三比率和所述第四比率中的一个或者多个确定所述直流电力系统中电弧的存在。
15.根据权利要求14所述的方法，其中确定电弧的存在包括确定所述第一比率超过第一指定阈值，确定所述第二比率超过第二指定阈值，确定所述第三比率超过第三指定阈值，以及确定所述第四比率超过第四指定阈值。
16.根据权利要求15所述的方法，其中确定电弧的存在还包括确定所述脉冲计数超过第五指定阈值，以及确定所述各个脉冲的持续时间超过第六指定阈值。
17.根据权利要求16所述的方法，其中测量所述脉冲计数中的波动包括对于多个预定时间间隔测量所述脉冲计数中的波动，以及其中测量所述各个脉冲的持续时间的波动包括对于所述多个预定时间间隔测量所述各个脉冲的持续时间的波动。
18.根据权利要求17所述的方法，其中计算所述第三比率包括在每个预定时间间隔之后计算所述脉冲计数中的波动的平均值，以及在每个预定时间间隔之后计算所述脉冲计数的平均值，以及基于所述脉冲计数中的波动的所述平均值和所述脉冲计数的所述平均值计算所述第三比率。
19.根据权利要求17所述的方法，其中计算所述第四比率包括在每个预定时间间隔之后计算所述各个脉冲的持续时间的波动的平均值，在每个预定时间间隔之后计算所述各个脉冲的持续时间的平均值，以及基于所述各个脉冲的持续时间的波动的所述平均值和所述各个脉冲的持续时间的所述平均值计算所述第四比率。
20.一种用于检测直流电力系统中电弧的系统，包括：
分别操作监控至少两个电流输出的至少两个电流传感器，所述至少两个电流传感器被配置和布置以提供组合电流输出，
其中所述至少两个电流传感器具有相反的极性，以及
其中所述至少两个电流输出被提供用于在所述直流电力系统中分别由相应电流传感器在至少两个相邻导体上监控；
比较器，随着时间响应于所述组合电流输出中的至少一个变化(di/dt)操作生成一个或者多个脉冲；以及
处理器，操作处理所述各个脉冲以确定所述直流电力系统中电弧的存在，以及生成指示所述直流电力系统中电弧的存在的输出。
21.一种用于检测直流电力系统中电弧的系统，包括：
分别操作监控至少两个电流输出的至少两个电流传感器，所述至少两个电流传感器被配置和布置以提供组合电流输出，
其中所述至少两个电流输出被提供用于在所述直流电力系统中分别由相应电流传感器在至少两个相邻导体上监控，所述至少两个相邻导体被配置和布置以在相反方向上提供所述至少两个电流输出；
比较器，随着时间响应于所述组合电流输出中的至少一个变化(di/dt)操作生成一个或者多个脉冲；以及
处理器，操作处理所述各个脉冲以确定所述直流电力系统中电弧的存在，以及生成指示所述直流电力系统中电弧的存在的输出。
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