CN105308813A - 使用在插座处的开关元件检测电弧故障的方法 - Google Patents

使用在插座处的开关元件检测电弧故障的方法 Download PDF

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Abstract

一种检测在分支布线中的电弧故障的系统以及方法。该系统包括线路导体和中性导体。断路器经由线路导体和中性导体连接到交流电源。电源插座器件经由线路导体和中性导体耦合到断路器。电源插座器件中的每一个具有在线路导体和中性导体之间耦合的中性短路开关元件，和在线路导体中的负载控制开关元件。电源插座器件每一个还包括控制开关元件的插座控制器。插座控制器闭合中性短路开关元件以及主控制器，确定是否存在高阻抗以检测串联电弧故障。插座控制器断开负载控制开关元件以及主控制器确定是否有任何电流在线路导体中流动以检测并联电弧故障。

Description

使用在插座处的开关元件检测电弧故障的方法
技术领域
本公开一般地涉及电气系统中的故障检测，以及更具体地涉及在分支布线上通过在插座处的开关元件进行的电弧故障检测。
背景
电源插座经由具有连接到线路导体、中性导体和接地的触头的三插座连接器分配功率。传统的断路器通过检测来自连接到分支布线的下游电源插座的过电流来保护免受电流浪涌或短路。当电流浪涌或短路被检测到时，断路器经由跳闸机构中断功率。传统断路器无法检测其它故障，如可能发生在插座或到插座的布线中的、构成安全危害的电弧故障。因此，出于与电力分配有关的安全原因，需要各种其它故障检测和保护器件。例如，接地故障电路断续器(GFCI)插座已经是标准所需的设备数年了。这样的器件保护免受地面线路上发生的故障。额外的保护被期望用于其它类型的故障，如发生在线路和中性导体上的电弧故障。例如，出于安全原因，需要电弧故障检测以在插座中的电弧故障电路断续器(AFCI)器件的形式进行电弧故障检测。这样的器件检测在线路和中性导体上的电流电弧故障并在这种电弧可能导致电气火灾之前切断功率。这种AFCI保护的插座提供防止电弧的保护，从而降低电气火灾的风险。AFCI器件必须分析电弧以确定电弧是否是电源插座的常规使用(如接通负载器件)的结果，或者电弧是否是可能威胁到造成火灾的故障。
当前的AFCI器件通过运行基于复杂概率的算法执行电弧故障检测来检测被检测到的电弧事件是否构成了在来自AFCI器件的下游分支布线中的串联电弧故障或并联电弧故障。存在基于一些非概率(阻抗)的电弧故障检测算法方法，其需要对在存储器中的处于非故障状态的电路和负载进行完整的校准以用于与在AFCI器件操作期间感测到的值进行比较。算法根据校准值检测任何偏差，以确定电弧故障是否存在。在用基于概率的算法的情况下，由负载不兼容引起的不期望的跳闸是一个问题，因为这样的负载可能落在校准值之外，但可能不是电弧故障。然后需要激烈的故障排除以确定跳闸是否是由于实际的电弧故障或负载不兼容性。
因此，有需要一种AFCI器件，其用阻抗测量来检测电弧状态从而省去了对于基于概率的算法和在分支布线中的实际故障和潜在的负载不兼容性之间的相关联的故障排除的需要。还进一步需要一种用于使用阻抗测量而不需要完整的电路校准的电弧检测的系统。也需要一种AFCI系统，其允许用户检测串联故障的特定位置。也需要一种AFCI系统，其允许用户检测并联电弧故障。
概述
所公开的一个示例是一种使用在分支的原点处的电压和电流的测量值来检测并定位分支布线的电弧故障的系统和方法。在所有分支终端使用器件点(如电源插座、电插座、固定照明等)的开关元件被用于电弧故障的检测。检测系统包括带有电流和电压传感器的断路器。断路器被经由线路导体和中性导体连接到多个插座。插座中的每一个在其中具有在线路导体和中性导体并包括在线路导体和中性导体之间的中性短路开关元件，以及在线路导体上的负载控制开关元件。在正常操作下，中性短路开关元件是断开的，且负载控制开关元件是闭合的，从而连接至插座的任何负载接收功率，并且没有电流会流过中性短路开关元件。
断路器与在被断开和闭和的插座中的开关元件结合使用，以确定串联电弧故障或并联电弧故障是否存在于断路器的下游。对于并联电弧故障检测，所有插座的负载控制开关元件被暂时断开且上游断路器上的电流传感器测量电流。因为所有的负载已被暂时断开连接，任何测得的电流是由于故障电流(即电流未被考虑)引起的，且断路器将打开。
对于串联电弧故障检测，每个插座的中性短路开关元件被暂时闭合，且上游断路器的电流传感器和电压传感器测量电压和电流。当中性短路开关元件被连接在线路导体和中性导体之间时，形成低阻抗通路且断路器可以计算所产生的电路的阻抗。如果阻抗过大，串联故障存在且断路器将断开。除了提供串联故障检测，串联故障的位置可以通过比较每个插座的阻抗测量值来估计。
示例电气系统允许分支布线的连接插座中串联和并联电弧故障的检测。该系统提供这样的故障的准确检测，从而省去了用于在分支布线中的电弧故障检测的基于概率的算法的需要。本系统不需要针对这样的算法进行与电路或负载的任何校准。该系统允许对串联电弧故障的位置的确定。最后，由于电弧故障被利用实际测量值进行检测，误跳闸的可能性降低。
鉴于参照附图进行的各种实施例的详细描述，其他方面对于本领域的那些普通技术人员将是明显的，下面提供了附图的简要描述。
附图说明
本发明的上述优点以及其他优点，将在阅读以下详细描述时以及在参照附图时变得明显。
图1是用于电源插座的电弧故障保护系统的电路图；
图2是显示表示由图1中的电弧故障保护系统检测到的电弧故障的位置的电路图；
图3是用于使用图1中的电弧故障保护系统来检测电弧故障的过程的状态表；以及
图4是由控制器执行的以检测电弧故障的控制算法的流程图。
虽然本发明容许各种修改和替代形式，但具体实施例已通过在附图中示例的方式示出，并且将在本文中详细地描述。然而，应当理解的是，本发明不旨在限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价物和替代物。
具体实施方式
公开的一个示例是检测分支电弧故障的电源插座器件。电源插座器件包括线路导体和中性导体。线路导体和中性导体提供电力给连接到电源插座器件的负载。中性短路开关元件被耦合在线路导体和中性导体之间。中性短路开关元件具有断开位置和闭合位置，该闭合位置将线路导体耦合至中性导体。负载控制开关元件被连接到线路导体。负载控制开关元件具有用于控制电流通过线路导体的断开位置和闭合位置。中性短路开关元件处于断开位置且负载控制开关元件处于闭合位置，以从线路导体提供功率。插座控制器被耦合到开关元件。插座控制器为电源插座器件上游的电流传感器断开负载控制开关元件，以确定电流是否存在于线路导体上，来检测并联电弧故障。
另一示例是一种确定经由线路导体和中性导体耦合到交流电源的断路器的下游的电弧故障的方法。控制电流通过在断路器的下游的第一电源插座器件中的线路导体的负载控制开关元件被断开。确定电流是否正在线路导体上流动。基于电流是否正在线路导体上流动，而检测出并联电弧故障。在第一电源插座器件中的中性短路开关元件被闭合，以耦合线路导体到中性导体。测量出在线路导体和中性导体之间的电压且测量出在线路导体上流动的电流，以确定阻抗。如果阻抗超过阈值，则检测出串联电弧故障。
另一个示例是检测电弧故障的系统。该系统包括线路导体和中性导体。断路器被连接到线路导体和中性导体。多个电源插座器件被分别经由线路导体和中性导体耦合到断路器。多个电源插座器件中的每一个具有在线路导体和中性导体之间耦合的中性短路开关元件，和被耦合到线路导体的负载控制开关元件。电源插座器件中的每一个包括控制开关元件的插座控制器。插座控制器闭合中性短路开关元件以检测串联电弧故障，并断开负载控制开关元件以检测并联电弧故障。
图1示出的是电弧故障检测系统100。系统100包括AC电源110，其可以是到建筑物(诸如住所)的常规的15-20安培电源线。电弧故障检测系统100包括断路器单元112和被连接通过分支布线的一系列下游电源插座114，116和118。当然，可以理解的是，在系统100中可以有任何数量的类似于插座114，116和118的插座。在该示例中，插座114，116和118是当负载器件被连接(插入)时提供功率的传统的三插脚电源插座。然而，任何通过分支布线供电的电源插座器件可以利用电弧故障检测系统100。在三脚电源插座100(如插座114)之外的其他电源插座器件可以包括电气开关、电气插座、照明器件等。作为理解，断路器单元112被用于在异常情况(如过大的电流的情况)下，通过中断到插座的功率来防止来自插座114，116和118的短路和其他过载情况。
可以充当分支布线的线路导体120耦合AC电源110到断路器单元112和插座114，116和118。中性导体122还耦合AC电源110到断路器单元112和插座114，116和118。接地线还耦合断路器单元112到插座114，116和118。
断路器单元112包括常规的过电流检测功能，以及基于在插座114，116和118中的开关元件的电弧故障检测，如下面将要说明的。断路器单元112包括跳闸控制器124、主控制器126、电流传感器128和电压传感器130。跳闸控制器124控制跳闸机构132，其在被激活时中断线路导体120中的功率流。跳闸机构132可以是在继电器闭合时功率流动通过的且在继电器断开时中断功率的继电器。当然可以使用其他跳闸机构。
电流传感器128被耦合以感测在线路导体120上的电流，并提供表示在线路导体120上检测到的电流的输出信号给主控制器126。电压传感器130被耦合在线路导体120和中性导体122之间，以提供在线路导体120和中性导体122之间的电压。电压传感器130提供表示在线路导体120和中性导体122之间检测到的电压的输出信号给主控制器126。主控制器126使用检测到的电流和电压来确定过电流状态是否存在，并在异常情况被检测到时控制跳闸控制器124触发跳闸机构132。
如将在下面所说明的，与断路器单元112组合的插座114，116和118中的每一个提供电弧故障检测和保护。出于解释的目的，注意朝向插座114，虽然插座116和118以相同的方式操作并包含相同的组件。插座114包括两个电承插接口140和142，其包括用于负载器件到线路导体120、中性导体122和接地的电连接的三叉插座。插座控制器144控制中性短路开关元件146A和负载控制开关元件148A的断开和闭合位置。在这个例子中，开关元件146A和148A是固态开关，尽管也可以使用其它机械的或固态开关元件如晶体管、IGFET、MOSFETS，等等。中性短路开关元件146A被耦合在线路导体120和中性导体122之间。当中性短路开关元件146A处于闭合位置时，在线路导体120和中性导体122之间进行连接。通常，中性短路开关元件146A处于断开位置以允许电流流过连接的负载器件。负载控制开关元件148A被耦合在到线路导体120的承插接口140和142之间。因此，当插座114正常运行时，负载控制开关元件148A被闭合，从线路导体120提供了功率给盖接口140和142。
如图1中所示，插座116包括耦合在线路导体120和中性导体122之间的类似的中性短路开关元件146B。插座116还包括线路导体120上提供功率给承插接口140和142的负载控制开关元件148B。插座116包括耦合在线路导体120和中性导体122之间的类似的中性短路开关元件146C。插座116还包括线路导体120上提供功率给承插接口140和142的负载控制开关元件148C。
如将在对图2的参考中说明的，系统100通过断开和闭合开关元件146A-C和148A-C来执行电弧故障检测和保护。在正常操作下，中性短路开关元件146A-C是断开的，且负载控制开关元件148A-C是闭合的，因而电流流过连接到任何插座114，116和118的任何负载。在正常工作条件下没有电流将会流过中性短路开关元件146A-C。图2示出共同的包括可能发生在系统100上的断开电流故障200、串联电弧故障202和并联电弧故障204的分支布线故障条件。断路器单元112检测导致没有电流由主控制器126检测到的断开导体故障200发生在线路导体120上的时间。主控制器126然后激活跳闸控制器124断开跳闸机构132以中断线路导体120上的电流流动。
并联电弧故障204可以在线路导体120和中性导体122之间发生电弧时发生。这样的电弧通过为线路导体120和中性导体122之间的电流提供路径来产生阻抗。对于并联电弧故障检测，所有插座(如插座114，116和118)的负载控制开关元件148A-C被暂时断开，且上游断路器单元112由电流传感器128测量线路导体120上的电流。由于所有插入插座114，116和118的负载已经被暂时断开连接，任何测得的电流是故障电流，即电流不占，且断路器单元112的主控制器126引起跳闸机构132断开。
串联电弧故障202可以在电弧发生在线路导体120或者中性导体122上时发生。对于串联电弧故障检测，每个插座114，116和118的中性短路开关元件146A-C被暂时顺序闭合，引起了线路导体120被电连接到中性导体122。上游断路器单元112经由电流和电压传感器128和130测量电流和电压。当中性短路开关元件146A-C被分别闭合时，线路导体120和中性导体122之间的电连接形成通过各自的插座114，116或118的低阻抗路径。断路器单元112的主控制器126可以根据由电流和电压传感器128和130测得的电流和电压来计算产生的电路的阻抗。如果电路阻抗过大，则如在图2中的串联电弧故障202的串联电弧故障存在，且主控制器126引起跳闸机构132断开。
中性短路开关元件146A-C和负载控制开关元件148A-C的切换以不影响负载工作的足够快的速率发生，且开关元件中断功率的时间量足够短到不影响负载工作。开关元件146A-C和148A-C被控制以通过特定插座控制器(如插座114的插座控制器144)断开和闭合。可替换地，插座控制器144可以与断路器单元112的主控制器126进行通信且因此开关元件146A-C和148A-C的控制可以是集中式的。在这个例子中，用于开关元件146A-C和148A-C的开关周期以每秒一次的频率发生。当然在较高的电流水平的情况下，可以使用用于如每60ms一次的循环的更短的时间的频率。开关状态中的每一个的持续时间在本实施例中是在1毫秒的范围内，以便确保负载工作不被中断。
图3是示出了在由图1中的系统100执行的定期电弧检测周期中中性短路开关元件146A-C和负载控制开关元件148A-C的各种状态的状态表。在该周期的第一部分中，并联电弧故障通过断开所有的中性短路开关元件146A-C和负载控制开关元件148A-C来确定。断路器单元112确定是否有任何电流存在于线路导体120上，其指示如在图2中的并联电弧故障204的并联电弧故障存在并在检测到电弧故障时触发跳闸机构132。
该系统然后关于串联电弧故障检查每个插座114，116和118。在这些后续检查期间，负载控制开关元件148A-C保持断开。中性短路开关元件146A被闭合，而其他两个中性短路开关元件146B-C保持断开，以便确定插座114的上游是否存在串联电弧故障。断路器单元112确定根据线路导体120测得的电压和电流计算出的阻抗是否超过指示插座114上游存在串联电弧故障的预定阈值。如果检测到这样的故障，断路器单元112跳闸该跳闸机构132。中性短路开关元件146B然后被闭合，而中性短路开关元件146A和146C保持断开，以便确定在插座114和116之间是否存在串联电弧故障。断路器单元112确定根据从线路导体120测得的电压和电流计算出的阻抗是否超过指示在插座114和116之间的串联电弧故障的预定阈值。如果检测到这样的故障，断路器单元112跳闸该跳闸机构132。中性短路开关元件146C然后被闭合，而中性短路开关元件146A和146B保持断开，以便确定在插座116和118之间是否存在串联电弧故障。断路器单元112确定根据从线路导体120测得的电压和电流计算出的阻抗是否超过指示在插座116和118之间的串联电弧故障的预定阈值。如果检测到这样的故障，断路器单元112跳闸该跳闸机构132。
因此，除了提供了故障检测，串联电弧故障的位置可以通过随着负载控制开关元件148A-C按顺序接通和断开比较每个插座114，116和118的阻抗测量值来近似。例如，在如图2中示出的发生在插座114和116之间的分支布线上的串联电弧故障202的串联故障的情况下，当中性短路开关元件146A被闭合时，断路器单元112的主控制器126将感测不到高电压，因而，计算出的阻抗将是低的且在可接受的参数内。当中性短路开关元件146B被闭合时，断路器单元112的主控制器126，将基于串联电弧故障202的发生感测较高的电压降，且所得的计算的阻抗将高于可接受的参数。以这种方式，确定发生在插座114和116之间的串联电弧故障202。
中性短路开关元件146A-C和电插座内的负载控制开关元件148A-C的合并，允许插座和断路器单元112之间的协调的电弧故障保护。断路器单元112与在为了检测分支电弧故障的目的的所有耦合的插座中的中性短路开关元件146A-C和负载控制开关元件148A-C的工作相协调。可选地，中性短路开关元件和负载控制开关元件和类似于在图2中的插座控制器222的用于控制所述开关元件的控制器，可以是可被连接到常规的三插脚电源插座或其它现有的电源插座器件以基于上述方法提供电弧故障保护的模块化单元的一部分。
负载控制开关元件148A-C还可以提供在各自的插座114，116或118处的用户负载控制，因为到插座的电源可以通过断开相应的负载控制开关元件148A-C来中断。中性短路开关元件146A-C和负载控制开关148A-C可以通过频率定时来严格地离线控制，因而插座的插座控制器144和断路器单元112的主控制器126之间没有控制通信是必要的。线路导体120上功率信号的过零点可以被用于同步所有插座，如插座114，116和118，以断开和闭合相应的开关元件146A-C和148A-C。
可选地，断路器112的主控制器126可以用作对于插座114，116和118上的所有插座控制器144的切换控制器。通信可以经由有线连接、无线通信或电力线载波而发生，以指定在插座114，116和118中的每一个上闭合开关元件的序列。
系统100的优点包括执行在分支布线中的故障检测，同时避免了使用概率检测算法，因为电压和电流的明确的测量在断路器单元112处被提供的。系统100导致有比概率检测算法更好的误跳闸避免的更好的电弧故障检测。该系统可以并入“高效住宅(EfficientHomes)”应用，因为其允许通知客户在终端使用的器件处的电压降以及基于在来自在每个插座处的中性短路开关元件的特定插座处的串联电弧故障检测的增强的负载控制。该系统也可以用来作为一种告知用户电弧故障位置的故障排除工具。
控制器126和144可以是微处理器、处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑控制器(PLC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程逻辑器件(FPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑等，或任何其他类似器件。控制器126和144可以包括存储器(未示出)，其可以包括存储指令和数据用于执行本文中所描述的操作的硬件、固件或有形的机器可读存储介质。机器可读存储介质包括存储信息并提供机器可读形式的信息的任何机构。例如，机器可读存储介质包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存等。
检测和防止电弧故障的示例性判定算法的操作现在将参考图1-3与图4中所示的流程图的结合进行描述。图4中的流程图表示用于实施上述检测和防止电弧故障的过程的机器可读指令的例子。在这个例子中，机器可读指令包括算法用于通过以下项来执行：(a)处理器，(b)控制器或(c)一个或多个其他合适的处理器件(多个)。该算法可以在存储在有形介质，诸如，例如，闪存，CD-ROM，软盘，硬盘驱动器，数字视频(通用的)盘(DVD)或其它存储器件上的软件中实施，但本领域的普通技术人员将容易地理解，整个算法和/或其部分可以可选地由不同于处理器的器件来执行且/或以公知的方式在固件或专用硬件(例如，其可以由专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程逻辑器件(FPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑等来实现)中实施。例如，图1中任何或所有的控制器126和144的部件可以通过软件、硬件和/或固件来实现。此外，尽管示例算法被参考图4中所示的流程图进行描述，本领域的普通技术人员将容易理解，可以可替代地使用实现示例机器可读指令的其他方法。例如，块的执行顺序可以改变，且/或所描述的一些块可以改变，删除或组合。
图4中的算法被以系统100中连续的基础顺序地执行以检查分支布线上电弧故障的发生。该算法可以由主控制器126单独在断路器单元112中运行或结合插座114，116和118中的控制器144运行。算法首先断开图1中插座114，116和118的负载控制开关元件148A-C(400)。主控制器126然后由电流传感器128测量电流(402)。如果电流被检测到指示并联电弧故障，则控制器144引起跳闸机构132被激活(406)。如果没有电流被检测到，该算法进行到闭合第一插座(如插座114)上的中性短路开关元件146A(408)。
主控制器126测量来自电流传感器128的电流和来自电压传感器130的电压(410)。主控制器126根据测得的电流和电压计算阻抗(412)。主控制器126随后确定阻抗是否高到足以超过指示串联电弧故障的阈值(414)。如果计算出的阻抗足够高，则主控制器126引起跳闸机构132被激活(406)。如果阻抗是低的，则主控制器126确定来自断路器单元112的下游的每一个插座是否已经被检查(418)。如果没有剩余插座，则算法结束。如果有附加插座，则主控制器126断开先前的短路开关元件，并断开下一个插座(如插座116)的短路开关元件(408)。主控制器126然后继续确定阻抗，从而检查关于下游的每个插座的其他的串联电弧故障。
虽然本发明已经参照一个或多个具体的实施方案进行了描述，但是本领域的普通技术人员将认识到，可以对其做出许多改变，而不脱离本发明的精神和范围。这些实施例及其明显的变形中的每一个被认为落入所要求保护的发明的精神和范围内，其在随后的权利要求中被阐述。

Claims (21)

1.一种检测分支电弧故障的电源插座器件，包括：
线路导体；
中性导体，所述线路导体和所述中性导体提供电力给连接到所述电源插座器件的负载，
中性短路开关元件，所述中性短路开关元件耦合在所述线路导体和所述中性导体之间且具有断开位置和闭合位置，所述闭合位置将所述线路导体耦合至所述中性导体；
负载控制开关元件，所述负载控制开关元件在所述线路导体中，所述负载控制开关元件具有用于控制电流通过所述线路导体的断开位置和闭合位置，其中，所述中性短路开关元件处于所述断开位置且所述负载控制开关元件处于所述闭合位置，以提供来自所述线路导体的功率；以及
插座控制器，所述插座控制器耦合到所述开关元件，所述插座控制器断开所述负载控制开关元件，供所述电源插座器件上游的电流传感器来确定电流是否存在于所述线路导体上来检测并联电弧故障。
2.如权利要求1所述的电源插座器件，其中，电压传感器在所述插座器件上游被耦合在所述线路导体和所述中性导体之间，且其中，所述插座控制器闭合所述中性短路开关元件，以通过对根据感测的电压和电流确定的阻抗是否超过阈值的判定来检测串联电弧故障。
3.如权利要求2所述的电源插座器件，其中，上游断路器被耦合到所述线路导体和所述中性导体，其中，如果检测到故障，所述断路器中断所述线路导体上的功率。
4.如权利要求3所述的电源插座器件，其中，主控制器被耦合到所述断路器中的电压传感器和电流传感器。
5.如权利要求2所述的电源插座器件，其中，所述开关元件由所述插座控制器基于周期性循环放置在所述断开位置和所述闭合位置。
6.如权利要求5所述的电源插座器件，其中，所述周期性循环的频率是所述线路导体上的电流的幅度的函数。
7.如权利要求4所述的电源插座器件，其中，所述开关元件在与所述插座控制器进行通信的所述主控制器的控制下被放置在所述断开位置和所述闭合位置。
8.如权利要求4所述的电源插座器件，其中，所述主控制器通过以下操作确定所述串联电弧故障的位置：
断开所述电源插座器件的所述中性短路开关元件，以及
闭合第二电源插座器件的中性短路开关元件，并确定根据所感测的电压和电流得到的阻抗是否超过阈值。
9.如权利要求1所述的电源插座器件，其中，所述插座控制器是微控制器。
10.如权利要求1所述的电源插座器件，其中，所述开关元件是固态器件。
11.如权利要求1所述的电源插座器件，其中，所述开关元件和插座控制器是在连接到包括所述线路导体和所述中性导体的传统的插座器件的模块中。
12.一种确定经由线路导体和中性导体耦合到交流电源的断路器的下游的电弧故障的方法，包括：
断开在所述断路器的下游的第一电源插座器件中控制电流通过所述线路导体的负载控制开关元件；
确定电流是否正在所述线路导体上流动；
基于电流是否正在所述线路导体上流动来检测并联电弧故障；
闭合在所述第一电源插座器件中的中性短路开关元件，以将所述线路导体耦合到所述中性导体；
测量在所述线路导体和所述中性导体之间的电压和在所述线路导体上流动的电流来确定阻抗；以及
如果所述阻抗超过阈值，则检测到串联电弧故障。
13.如权利要求12所述的方法，还包括：当所述并联电弧故障或者所述串联电弧故障被检测到时，经由所述断路器中断到所述线路导体的电流。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述开关元件是固态器件。
15.如权利要求12所述的方法，还包括：
断开在所述第一电源插座器件中的所述中性短路开关元件；
闭合在所述第一电源插座器件的下游的第二电源插座器件中的中性短路开关元件，以从耦合到所述第二电源插座器件的负载断开所述线路导体；
测量在所述线路导体和所述中性导体之间的电压和在所述线路导体上流动的电流来确定第二阻抗；以及
基于所确定的阻抗是当所述第一电源插座器件的负载控制开关元件被闭合时还是当所述第二电源插座器件的负载控制开关元件被闭合时超过所述阈值来确定串联电弧故障的位置。
16.如权利要求15所述的方法，还包括：在断开所述第一电源插座器件的负载控制开关元件的同时，断开控制电流通过在所述第二电源插座器件中的所述线路导体的、所述第二电源插座器件中的负载控制开关元件。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述开关元件以周期性循环被断开和闭合。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述开关元件在所述断路器中的主控制器的控制下被断开和闭合。
19.一种检测电弧故障的系统，所述系统包括：
线路导体；
中性导体；
连接到所述线路导体和所述中性导体的断路器；
多个电源插座器件，每个电源插座器件经由所述线路导体和中性导体耦合到所述断路器，所述多个电源插座器件中的每一个具有耦合在所述线路导体和所述中性导体之间的中性短路开关元件，和耦合至所述线路导体的负载控制开关元件，所述多个电源插座器件中的每一个包括控制所述开关元件的插座控制器，其中，所述插座控制器闭合所述中性短路开关元件以检测串联电弧故障以及断开所述负载控制开关元件以检测并联电弧故障。
20.如权利要求19所述的系统，其中，所述断路器包括耦合在所述线路导体和所述中性导体之间的电压传感器、耦合到所述线路导体的电流传感器和耦合到所述电压传感器和所述电流传感器的主控制器。
21.如权利要求19所述的系统，其中，如果并联故障或串联故障被检测到，则所述断路器中断在所述线路导体上的功率。
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