CN105580232B - 在插座和断路器之间的分布式电弧故障保护 - Google Patents

在插座和断路器之间的分布式电弧故障保护 Download PDF

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Abstract

公开的方法和系统采用基于非概率性的检测方案,其在电路上的多个位置(诸如,支路电路)测量状况(例如,电压或电流),以检测电弧故障状况的存在。中央处理系统,诸如,控制器(120),接收对应于由在支路电路上的多个终端使用设备(150)上游的分支原点处(例如,在限定支路的断路器处)的传感器(114、116)感测的分支原点电压或电流测量值的信息,并且接收对应于在每一个终端使用设备处的、由对应的下游传感器(152、154)感测的下游电压或电流测量值的信息。

Description

在插座和断路器之间的分布式电弧故障保护
技术领域
本公开总体涉及故障检测,且更具体的说,涉及支路布线上的分布式电弧故障检测。
背景
使用电弧故障检测设备以检测电路上的危险的电弧放电事件,并且作为响应,使断流器跳闸并移除对电路的供电。这些检测设备包括支路电路、插座电路以及组合式电弧故障断流器(Arc Fault Circuit Interrupters)(AFCI)。今日的住宅的电弧故障检测设备监控并防止来自单一位置(即,分支原点或第一插座)的电弧故障。因为该设备仅测量来自一个位置的支路电路状况,所以需要概率算法以检测危险的电弧放电。因此,有这样的概率:电弧故障检测设备可能遭受不需要的跳闸,诸如,有害的跳闸或误报跳闸,其对于使用者不便或者更糟。
概述
所公开的方法和系统采用基于非概率性的电弧故障检测方案,其经由传感器在电路(诸如支路电路)上的多个位置的测量状况(例如,电压或电流),以检测电弧故障状况的存在。在该公开的方法和系统中,将在分支原点和每个终端使用设备处测量的状况经由有线通信、无线通信或电力线通信传送回中央处理系统,诸如控制器。基于在分支原点的上游和在每个终端使用设备处的下游的所测量的状况的评估,控制器能够确定电弧故障状况的存在,如果有的话。如果检测到电弧故障状况,控制器继而能够发出跳闸信号,使得断路器跳闸。因此,相比概率性的电弧故障检测系统,公开的方法和系统提供了更好的电弧故障检测。公开的方法和系统能够在两个支路元件之间隔离电弧故障。也可以利用在公开的方法和系统中采用的传感器来监控支路电路上的每支路元件的能量消耗(energy draw)。
在一个示例性实施方式中,控制器接收对应于由在支路电路上的多个终端使用设备上游的分支原点处(例如,在限定支路的断路器处)的上游传感器感测到的分支原点电压或电流测量值的信息。控制器也接收对应于由对应的下游传感器感测到的、在每一个终端使用设备的下游电压或电流测量值的信息。然后,控制器将分支原点电压或电流测量值与在终端使用设备处的下游电压或电流测量值进行比较,以识别电路上的任何电压或电流的不规则性。该比较可以涉及确定分支原点电压或电流测量值相对于终端使用设备的下游电压或电流测量值之间的电压或电流差;并且然后将电压或电流差与阈值进行比较,以确定电压或电流是否在对于支路电路可接受的容忍度之内。基于该比较,控制器检测电弧故障状况的存在,并且如果检测到电弧故障状况,控制器使得断路器跳闸,以中断到支路电路的电流。
公开的方法和系统能够检测串型电弧故障或并型电弧故障。例如,串型电弧故障包含阻抗。因此,电压差(诸如过多的电压降)将在电弧故障中发生。通过测量在分支原点和每个下游终端使用设备处的电压,控制器能够确定与每一个终端使用设备相关的部分支路电路上的电压降,例如,在分支原点电压与终端使用设备上的下游电压之间的差。能够将每一部分的支路布线上的电压降与电压降阈值进行比较,以检测电弧电压的存在,并且因此检测电弧故障存在。例如,电压降超出电压降阈值将会指示电压的不规则性,其反映串型电弧故障的存在。如果检测到故障状况,则控制器继而可以发出跳闸信号(例如,跳闸命令)。电压降阈值可以是固定的阈值或是基于在支路电路上感测到的负载电流的可变的阈值。例如,阈值可以随着负载电流直接地改变,例如,增加阈值以使具有更大的负载电流的系统降低灵敏度。
此外,如在分支原点(例如,在断路器旁)所见的,在支路电路中的并行故障增加电流消耗(current draw);然而,在每个下游元件处的所有电流的总和将不会增加。因此,如果分支原点电流测量值与用于终端使用设备的电流测量值的总和不同,那么已经发生了并行故障。因此,控制器可被配置成计算在分支原点的电流测量值与支路电路上每一个终端使用设备的电流的总和之间的差电流(例如,电流中的增量(delta)或变化)。然后,控制器能够将差电流与电流差阈值进行比较,以检测电弧故障的存在。例如,所计算的电流差超出电流差阈值将会指示电流的不规则性,其反映并型电弧故障的存在。如果检测到电弧故障状况,控制器继而能够发出跳闸信号。
附图说明
结合所附的附图阐释不同的示例性实施方式的描述,其中:
图1是用于多个终端使用设备(诸如电源插座)的示例性电弧故障检测系统。
图2示出根据实施方式的图1的终端使用设备(诸如电源插座)的示例性组件的框图。
图3示出根据实施方式的图1的断路器的示例性组件的框图。
图4是显示由图1中的断路器检测的串型电弧故障的位置的示例性电路图。
图5是显示由图1中的断路器检测的并型电弧故障的位置的示例性电路图。
图6示出根据公开的实施方式的由图1中的电弧保护系统的控制器执行的用于检测支路电路上的电弧故障的示例性控制程序的流程图。
图7示出根据另一种公开的实施方式的由图1中的电弧故障保护系统的控制器执行的用于检测支路电路上的串型电弧故障的示例性控制程序的流程图。
图8示出根据另一种公开的实施方式的由图1中的电弧故障保护系统的控制器执行的用于检测支路电路上的并型电弧故障的示例性控制程序的流程图。
具体实施方式
图1显示电弧故障检测系统100,其包括断路器110和通过支路电路的支路布线连接的多个下游终端使用设备150,诸如电源插座A、B和C。系统100包括AC电源102,AC电源102可以是至诸如住宅的建筑物的常规200安培电力线。线路导体104,其可以充当将AC电源102耦合连接于断路器110和终端使用设备150的支路布线。中性导体106也将AC电源102耦合连接于断路器110和终端使用设备150。地线108也将断路器110耦合连接于终端使用设备150。正如所理解的,在诸如过电流的非正常情况的情况下,断路器110用于通过中断至终端使用设备150的电力来防止短接电路和来自终端使用设备150的其他过载情况。
每一个终端使用设备150包括用于控制终端使用设备的元件和操作的控制器160、下游电流传感器152以及下游电压传感器154。下游电流传感器152被耦合连接以感测线路导体104上的电流,并且下游电流传感器152提供代表线路导体104上所检测的电流的输出信号到控制器160。电压传感器154耦合连接在线路导体104和中性导体106之间,以相应地提供在线路导体104和中性导体106之间的电压。电压传感器154提供代表在线路导体104和中性导体106之间所检测的电压的输出信号到控制器160。如图2中显示的,终端使用设备150也能够包括存储器162和用于与其他远程设备(诸如,断路器110)进行通信的通信接口164(例如,通信电路)。存储器162能够存储数据和计算机可执行代码。控制器160能够经由通信接口164将信息(诸如,在终端使用设备150处检测的电流或电压)传递到断路器110。终端使用设备150能够经由通信接口164进行通信,使用通信协议以执行无线通信、有线通信或电力线通信。
在这个例子中,终端使用设备150包括常规的三插孔电源插座156,当连接(插入)负载设备时,三插孔电源插座156提供电力。然而,终端使用设备150可以包括除了电源插座之外的电气设备,诸如电气开关(例如,灯开关)、电气插孔、照明设备,等等。
回到图1,如将在下面说明的,通过监控经过上游传感器的在分支原点处的电流或电压以及监控经过下游传感器的在每一个终端使用设备处的电流或电压,断路器110包括常规的过电流检测能力以及电弧故障检测。断路器110包括跳闸控制器118、用于控制断路器110的组件和操作的控制器120以及上游传感器,诸如电流传感器114和电压传感器116。跳闸控制器118控制跳闸机构112(也被称为“断流器”),当被启动时,其中断线路导体104中的电力流动。跳闸机构112可以是继电器,当继电器闭合时,电力通过继电器流动;当继电器断开时,电力通过继电器中断。当然,可以使用其他的跳闸机构。如图3中显示的,断路器110也能够包括存储器122和用于与其他远程设备(诸如,终端使用设备150)进行通信的通信接口124(例如,通信电路)。存储器122能够存储数据和计算机可执行代码。经由通信接口124,控制器120能够控制与每一个终端使用设备150的通信,以接收在终端使用设备150处检测的电流或电压。经由通信接口124,断路器110能够与每一个终端使用设备150进行无线通信、有线通信或者电力线通信。
电流传感器114耦合连接以感测线路导体104上的电流,并且电流传感器114提供代表在分支原点处的线路导体104上所检测的电流的输出信号到控制器120。电压传感器116耦合连接在线路导体104和中性导体106之间,以相应地提供在线路导体104和中性导体106之间的电压。电压传感器116提供代表在分支原点处的线路导体104和中性导体106之间的检测到的电压的输出信号到控制器120。控制器120评估在分支原点和每一个终端使用设备150处检测到的电流或电压,以确定是否存在电压或电流的不规则性,并且控制器120控制跳闸控制器118,以在检测到非正常状况(诸如,电弧故障状况)时,触发跳闸机构112。
如下面将参考图4和图5进行说明的,断路器110提供电弧故障检测并分别防止串型电弧故障状况和并型电弧故障状况。图4是显示由电弧故障保护系统100检测的典型的串型电弧故障402的位置的示例性电路图。当电弧发生在线路导体104或中性导体106上时,串型电弧故障402可能发生。
对于串型电弧故障检测,控制器120获得在分支原点处和在每一个终端使用设备150处(例如,电源插座A、B和C)的电压测量值,计算经过与每一个终端使用设备150相关的支路电路的支路布线(或“支路布线部分”)104、106的部分的电压降,并且控制器120将每一个电压降与电压降阈值(例如,支路电路的电压容差)进行比较。经过支路布线的一部分的与终端使用设备相关的电压降是在分支原点电压测量值和在终端使用设备处的下游电压测量值之间的差。电压降阈值可以是固定的阈值或是基于在支路电路上感测的负载电流的可变的阈值。例如,阈值可以随着负载电流直接地改变,例如,增加阈值以使具有更大的负载电流的系统降低灵敏度。
如果每一个电压降在电压容差(例如,V支路电路≈VA≈VB≈VC)之内,则没有串型电弧故障。否则,如果任何电压降超出电压容差,则电路阻抗太大,并且因此串型电弧故障由控制器120检测到。例如,如图4中显示的,经过与每一个终端使用设备150(诸如,电源插座B和C)相关的支路布线的部分的电压降超出电压容差(例如,V断路器>>VB或VC),由此反映起因于串型电弧故障402的在支路电路上存在大阻抗。如果串型电弧故障(诸如,串型电弧故障402)存在,控制器120经由跳闸控制器118使得跳闸机构112断开。
图5是显示由电弧故障保护系统100检测的典型并型电弧故障502的位置的示例性电路图。当电弧发生在线路导体104和中性导体106之间时,并型电弧故障504可能发生。通过提供用于在线路导体104和中性导体106之间的电流的路径,这样的电弧产生电阻。
对于并型电弧故障检测,控制器120获得分支原点处以及在每一个终端使用设备150处(例如,电源插座A、B和C)的电流测量值,并且控制器120计算在分支原点电流测量值和用于每一个终端使用设备150的下游电流测量值的总和之间的差电流。然后,控制器120将差电流与电流差阈值(例如,支路电路的电流容差)进行比较。如果电流差在电流容差之内(例如,I支路电路≈IA+IB+IC),则没有并型电弧故障。否则,如果经计算的电流差超出电流容差,则由控制器120检测到并型电弧故障。例如,如图5中显示的,差电流超出电流容差(例如,I支路电路>IA+IB+IC),由此反映起因于并型电弧故障502的在支路电路上存在大电阻。如果诸如并型电弧故障502的并型电弧故障存在,则控制器120经由跳闸控制器118使得跳闸机构112断开。
系统100的优点包括在支路电路的支路布线中执行故障检测,同时避免使用概率性的检测算法,因为向断路器110提供在分支原点以及每一个终端使用设备处的电压的确切测量值。在系统100中,中央控制系统(例如,控制器120)收集在分支原点和每一个终端使用设备处的每一个测量的状况,并且基于测量的状况,确定在支路电路上的电弧故障状况的存在,如果有的话。系统可以在两个支路元件之间隔离电弧故障,并且确定电弧故障发生于其中的支路布线的一部分。系统100导致相比于概率性的检测算法更好的电弧故障检测,该电弧故障检测更好地避免有害的跳闸。该系统可以并入“高效家庭(Efficient Homes)”应用,或用作通知用户电弧故障位置的故障检修工具。另外,支路电路上每支路元件的能量消耗也可以采用系统中的传感器监控。
本文论述的控制器(诸如,控制器120和160)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)、现场可编程逻辑设备(FPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑元件等,或任何其他类似设备。控制器120和160可以包括存储器(未显示)或可以读取外部存储器(例如,122或162),其可以包括存储用于执行本文描述的操作的指令和数据的硬件、固件或有形机器可读存储介质。机器可读存储介质包括任何这样的机构:该机构存储信息并且以机器可读形式提供该信息。例如,机器可读存储介质包括只读存储器(ROM)、随机读取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪速存储器等。
参考图1、4和5结合在图6至8中的流程图,现在将描述运行各种示例性判定算法,以检测并防止电弧故障。图6至8中的流程图代表用于实施上面描述的程序以检测并防止电弧故障的示例机器可读指令。在这一例子中,机器可读指令包括用于由以下各项执行的算法:(a)处理器,(b)控制器,或(c)一个或更多个其他合适的处理设备。该算法可被体现在存储在有形介质上的软件中,诸如,例如,闪存、CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字视频(通用)盘(DVD)或其它存储设备,但本领域普通技术人员将很容易理解,整个算法和/或其部分可以可替代地由不是处理器的设备执行,和/或可以公知的方式被体现在固件或专用硬件中(例如,它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)、离散逻辑元件等实现)。例如,图1的系统100中的控制器(诸如,控制器120和160)的任何组件或所有组件可由软件、硬件和/或固件实现。另外,虽然参考图6至8中示出的流程图描述示例性算法,本领域普通技术人员将容易认识到,可以选择地使用实施示例机器可读指令的其他方法。例如,块的执行顺序可以被改变,和/或所描述的块中的某些可以被改变、消除或组合。
转到图6,根据公开的实施例,流程图显示由图1的电弧故障保护系统100中的控制器(例如,控制器120)执行的用于检测支路电路上的电弧故障的示例性控制程序600。
在标记602处,控制器120启动电弧故障检测程序。在标记604处,控制器120接收由在所有终端使用设备150上游的分支原点处的上游传感器(例如,电流传感器114或电压传感器116)感测的支路电路的电压或电流测量值。在标记606处,控制器120接收由相应的下游传感器(例如,电流传感器152或电压传感器154)在每一个终端使用设备150处感测的下游电压或电流测量值。在标记608处,控制器120将分支原点电压或电流测量值与在终端使用设备150处的下游电压或电流测量值进行比较。
在标记610处,基于该比较,控制器120检测是否存在电弧故障状况。例如,基于该比较,控制器120确定经过每一个终端使用设备150的电压或电流相对于在分支原点的电压或电流是否有不规则性。如果否,那么程序600行进回到标记604。否则,在标记612处,如果检测到电弧故障状况,则控制器120经由跳闸控制器118和跳闸机构112发出跳闸信号,以使得断路器110跳闸。
根据公开的实施例,图7示出了由图1的电弧故障保护系统100中的控制器(例如,控制器120)执行的用于检测支路电路上的串型电弧故障的示例性控制程序700的流程图。
在标记702处,控制器120启动串型电弧故障检测程序。在标记704处,控制器120接收由在所有终端使用设备150上游的分支原点的上游传感器(例如,电压传感器116)感测的支路电路的电压测量值。在标记706处,控制器120接收由相应的传感器(例如,电压传感器154)感测的在每一个终端使用设备150处的下游电压测量值。在标记708处,控制器120确定经过与每一个终端使用设备150相关的支线布线的部分的电压降。例如,经过与终端使用设备相关的支线布线部分的电压降是在分支原点电压测量值和终端使用设备的下游电压测量值之间的差。
在标记710处,控制器120将已确定的电压降与电压降阈值(例如,用于支路电路的电压容差或标准偏差)进行比较。电压降阈值可以是固定的阈值或是基于在支路电路上感测的负载电流的可变的阈值。例如,阈值可以随着负载电流直接地改变,例如,增加阈值以使具有更大的负载电流的系统降低灵敏度。在参考712处,基于该比较,控制器120确定是否存在串型电弧故障状况。例如,如果经过与任何终端使用设备150相关的支路布线部分的电压降(例如,在分支原点和电源插座A之间的压差、在分支原点和插座B之间的压差以及在分支原点和插座C之间的压差)在支路电路的容差之内,则在如图1中显示的(以上论述的)分支原点(V断路器)处、电源插座A处(VA)、在电源插座B处(VB)以及在电源插座C处(VC)的电压相等或近似相等。在这一情况中,在支路电路上没有串型电弧故障,所以程序700行进回至标记704。
然而,如果经过与任何的终端使用设备150相关的支路布线部分的电压降超出支路电路的电压容差,则控制器120检测到支路电路上的串型电弧故障。例如,如果在终端使用设备150处的任何的电压(例如,VA、VB和VC)超出在分支原点处的电压(V断路器),则诸如在图4中显示的,存在串型电弧故障,诸如串型电弧故障402。在这一情况中,控制器120经由跳闸控制器118和跳闸机构112在标记714处发出跳闸信号,以使得断路器110跳闸。
根据公开的实施方式,图8示出由图1的电弧故障保护系统100中的控制器(例如,控制器120)执行的用于检测支路电路上的并型电弧故障的示例性控制程序800的流程图。
在标记802处,控制器120启动并型电弧故障检测程序。在标记804处,控制器120接收由在所有终端使用设备150上游的分支原点的上游传感器(例如,电流传感器114)感测的支路电路的电流测量值。在标记806处,控制器120接收由相应的传感器(例如,电流传感器152)感测的在每一个终端使用设备150处的下游电流测量值。在标记808处,控制器120确定支路电路上的电流差。例如,控制器确定在分支原点电流测量值和在每一个终端使用设备150处的所有下游电流测量值的总和之间的差。
在标记810处,控制器120将已确定的电流差与电流差阈值(例如,用于支路电路的电流容差或标准偏差)进行比较。例如,如果电流差是零或在用于支路电路的容差之内,则在分支原点处的电流(I断路器)等于或近似等于诸如在图1中所示的每一个终端使用设备150的电流的总和(例如,IA+IB+IC)。在这一情况中,在支路电路上没有并型电弧故障,所以程序800行进回至标记804。
然而,如果电流差超出用于支路电路的电流容差,则控制器120检测到支路电路上的并型电弧故障。例如,如果在分支原点处的电流(I断路器)超出终端使用设备150的电流的总和(例如,IA+IB+IC),则存在如图5中所示的并型电弧故障(诸如,并型电弧故障502)。在这一情况中,控制器120经由跳闸控制器118和跳闸机构112在标记814处发出跳闸信号,以使得断路器110跳闸。
虽然已经示出和描述了本公开的特定实施方式和应用,但是要理解的是,本公开并不限于本文中所公开的确切结构和组合,并且各种不同的修正、变化和改变根据上面的描述能够是明显的,而且不偏离如在所附权利要求中所限定的本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种确定连接于断路器和多个终端使用设备的支路电路上的电弧故障状况的方法,所述方法由所述断路器的控制器实现且包括:
接收对应于由所述支路电路上的所述多个终端使用设备上游的分支原点处的上游传感器感测到的分支原点电压测量值或分支原点电流测量值的信息;
接收对应于由对应的下游传感器感测到的、在所述多个终端使用设备中的每一个终端使用设备处的下游电压测量值或下游电流测量值的信息;
将所述分支原点电压测量值或分支原点电流测量值与在所述多个终端使用设备处的下游电压测量值或下游电流测量值进行比较;
基于所述比较,检测电弧故障状况;以及
如果检测到电弧故障状况,发出跳闸信号,以使得所述断路器跳闸。
2.根据权利要求1所述的方法,其中比较操作包括确定与每一个终端使用设备相关的所述支路电路的支路布线部分上的电压降,与每一个终端使用设备相关的支路布线部分上的所述电压降是在所述分支原点电压测量值与所述终端使用设备的所述下游电压测量值之间的差,并且
其中,如果与所述多个终端使用设备中的任何终端使用设备相关的所述支路布线部分上的所确定的电压降超出电压降阈值,则检测操作检测到电弧故障状况。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述电压降阈值是基于在所述支路电路上感测到的负载电流的可变的阈值。
4.根据权利要求1所述的方法,其中比较操作包括计算电流差,所述电流差是在所述分支原点电流测量值与在每一个终端使用设备处的所述下游电流测量值的总和之间的差,并且
其中,如果所确定的电流差超出电流差阈值,则检测操作检测到电弧故障状况。
5.根据权利要求1所述的方法,还包括:
确定在其中发生了所述电弧故障状况的支路布线的部分。
6.一种用于根据在支路电路上的多个位置处监控的状况来检测电弧故障状况的电弧故障检测设备,包括:
上游传感器,其用于测量在所述支路电路上的多个终端使用设备的上游的分支原点处的分支原点电压或分支原点电流;
通信接口;以及
控制器,其被配置为:
接收对应于由所述上游传感器感测的所述分支原点电压测量值或分支原点电流测量值的信息;
经由所述通信接口接收对应于由对应的下游传感器感测到的、在所述多个终端使用设备中的每一个终端使用设备处的下游电压测量值或下游电流测量值的信息;
将所述分支原点电压测量值或分支原点电流测量值与在所述多个终端使用设备处的下游电压测量值或下游电流测量值进行比较;
基于所述比较,检测电弧故障状况;以及
如果检测到电弧故障状况,发出跳闸信号,以使得限定所述支路电路的断路器跳闸,
其中所述控制器在所述断路器中。
7.根据权利要求6所述的设备,其中为了比较,所述控制器被配置成确定与每一个终端使用设备相关的所述支路电路的支路布线部分上的电压降,与终端使用设备相关的支路布线部分上的所述电压降是在所述分支原点电压测量值与所述终端使用设备的下游电压测量值之间的差,并且
其中所述控制器被配置成如果与所述多个终端使用设备中的任何终端使用设备相关的所述支路布线部分上的已确定的电压降超出电压降阈值,则检测到电弧故障状况。
8.根据权利要求7所述的设备,其中所述电压降阈值是基于在所述支路电路上感测到的负载电流的可变的阈值。
9.根据权利要求6所述的设备,其中,为了比较,所述控制器被配置成计算电流差,所述电流差是在所述分支原点电流测量值与在每一个终端使用设备处的所述下游电流测量值的总和之间的差,并且
其中,如果所确定的电流差超出电流差阈值,则所述控制器检测到电弧故障状况。
10.根据权利要求6所述的设备,其中所述控制器还被配置成确定在其中发生了所述电弧故障状况的支路布线的部分。
11.一种分布式电弧故障检测系统,包括:
在支路电路上的多个终端使用设备,每一个终端使用设备包括:
下游传感器,其用于测量在所述终端使用设备处的电压或电流;
通信接口;以及
控制器,其被配置成控制经由所述通信接口向电弧故障检测设备传输电压或电流测量值;并且
所述电弧故障检测设备包括:
上游传感器,其用于测量在所述支路电路上的所述多个终端使用设备上游的分支原点处的分支原点电压或分支原点电流;
上游通信接口;以及
上游控制器,其配置成:
接收对应于由所述上游传感器感测到的分支原点电压测量值或分支原点电流测量值的信息;
接收来自每一个终端使用设备的、对应于在所述多个终端使用设备处的下游电压测量值或下游电流测量值的信息;
将所述分支原点电压测量值或分支原点电流测量值与在所述多个终端使用设备处的下游电压测量值或下游电流测量值进行比较;
基于所述比较,检测电弧故障状况;以及
如果检测到电弧故障状况,发出跳闸信号,以使得限定所述支路电路的断路器跳闸,
其中所述上游控制器在所述断路器中。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述多个终端使用设备中的每一个终端使用设备将其电压或电流测量值传输到所述断路器的所述上游控制器。
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9659721B1 (en) 2014-05-06 2017-05-23 Google Inc. Circuit breakers with integrated safety, control, monitoring, and protection features
WO2016137424A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Ge Aviation Systems Llc Method and apparatus for an electrical fault detecting system for a cable
US9966206B1 (en) * 2015-05-06 2018-05-08 Google Llc Circuit breakers with integrated safety, control, monitoring, and protection features
DE102015115284B3 (de) * 2015-09-10 2016-11-24 Hamburg Innovation Gmbh Schutzvorrichtung für eine elektrische Energieversorgungseinrichtung und elektrische Energieversorgungseinrichtung mit einer derartigen Schutzvorrichtung
DE102016106798A1 (de) * 2016-04-13 2017-10-19 R. Stahl Schaltgeräte GmbH Modul zur Bereitstellung einer eigensicheren elektrischen Ausgangsleitung sowie explosionsgeschützte Leuchte
CN107370123B (zh) * 2016-05-13 2019-02-26 上海电科电器科技有限公司 电弧故障检测装置
US11205891B2 (en) 2016-05-31 2021-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Arc fault detection unit
WO2017207535A1 (de) 2016-05-31 2017-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Störlichtbogenerkennungseinheit
US11088526B2 (en) * 2016-05-31 2021-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Arcing fault recognition unit
EP3502719A4 (en) * 2016-08-19 2020-04-15 GD Midea Air-Conditioning Equipment Co., Ltd. HOUSEHOLD APPLIANCE AND ARC FAULT DETECTING DEVICE AND METHOD THEREFOR
DE102016219849A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Detektion eines Störlichtbogens sowie Energieversorgung mit einer Vorrichtung zur Detektion eines Störlichtbogens
US10741348B2 (en) * 2017-03-30 2020-08-11 Richtek Technology Corporation Power transmission apparatus
FR3068138B1 (fr) * 2017-06-22 2019-07-19 Schneider Electric Industries Sas Dispositif et procede de test du fonctionnement d'un appareil de protection et appareil de protection comportant un tel dispositif de test
GB2571551B (en) * 2018-03-01 2021-03-03 Ge Aviat Systems Ltd System and method for detecting arc faults
CN108899869B (zh) * 2018-05-15 2020-04-03 广东美的制冷设备有限公司 故障电弧保护电路
US10601213B2 (en) * 2018-05-22 2020-03-24 Schneider Electric USA, Inc. Arc fault detection using frequency hopping techniques
US11251602B2 (en) 2018-07-09 2022-02-15 Schneider Electric Industries Sas Method for locating an electrical arc fault and electrical installation protection device implementing such a method
CN110579681B (zh) * 2019-08-09 2021-09-21 江苏方天电力技术有限公司 一种配电网故障电弧检测装置
DE102019214318B4 (de) 2019-09-20 2022-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschaltsystem
DE102019214682B4 (de) 2019-09-25 2021-07-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Schutz wenigstens eines Teiles eines Netzsegments eines elektrischen Energieverteilungsnetzes und Netzsegment eines elektrischen Energieverteilungsnetzes
JP2021081398A (ja) * 2019-11-22 2021-05-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 異常検知システム、分電盤、異常検知方法、及びプログラム
RU199233U1 (ru) * 2020-04-17 2020-08-24 Общество с ограниченной ответственностью "Эколайт" (ООО "Эколайт") Устройство защиты при дуговом пробое
RU2739576C1 (ru) * 2020-05-22 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Способ проверки аппаратов защиты от дугового пробоя и искровых промежутков
RU200084U1 (ru) * 2020-05-22 2020-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Устройство для проверки аппаратов защиты от дугового пробоя и искровых промежутков
RU2737951C1 (ru) * 2020-06-03 2020-12-07 Владимир Семенович Мельников Комплекс контроля и защиты электроустановки
US20230393218A1 (en) 2020-10-29 2023-12-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Arc detection system, arc detection method, and recording medium
US11698403B2 (en) * 2020-12-17 2023-07-11 Schneider Electric USA, Inc. Residential fault diagnostic tool
US20230197391A1 (en) * 2021-12-22 2023-06-22 Schneider Electric USA, Inc. Arc flash detection method

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4870529A (en) 1986-10-31 1989-09-26 Displaytek, Inc. Active arc protection circuit
GB8727490D0 (en) 1987-11-24 1987-12-23 Nat Res Dev Detecting faults in transmission circuits
US6292337B1 (en) 1993-08-05 2001-09-18 Technology Research Corporation Electrical system with arc protection
US5650773A (en) 1995-05-05 1997-07-22 Chiarello; Frank Anthony Multi-functional intrusion warning system for branch circuits of a home and the like
US5973896A (en) 1995-05-26 1999-10-26 David C. Nemir Shock and arc protection device for an electrical distribution system
FR2749084B3 (fr) 1996-05-22 1998-06-26 Excem Procede et dispositif pour la detection de defauts serie dans un tableau electrique
DE19612216A1 (de) 1996-03-27 1997-10-02 Siemens Ag Elektronisches Abzweigschaltgerät
US6014297A (en) 1997-09-29 2000-01-11 Eaton Corporation Apparatus for detecting arcing faults and ground faults in multiwire branch electric power circuits
US5986860A (en) 1998-02-19 1999-11-16 Square D Company Zone arc fault detection
US5896262A (en) 1998-02-26 1999-04-20 Eaton Corporation Arc fault detector with protection against nuisance trips and circuit breaker incorporating same
US6144537A (en) 1998-07-10 2000-11-07 Hubbell Incorporated Arcing fault and ground fault interrupting device for branch circuits and extensions
US20040136125A1 (en) 1998-09-16 2004-07-15 Nemir David C. Leakage current detection based upon load sharing conductors
US6084756A (en) 1999-01-22 2000-07-04 Eaton Corporation Apparatus for testing protection of an electric power distribution circuit by an arc fault circuit breaker
US6504692B1 (en) 2000-04-06 2003-01-07 Pass & Seymour, Inc. AFCI device which detects upstream and downstream series and parallel ARC faults
US6987389B1 (en) 2000-11-14 2006-01-17 Pass & Seymour, Inc. Upstream/downstream arc fault discriminator
JP4894087B2 (ja) 2001-02-20 2012-03-07 パナソニック株式会社 構内交換機
PT1283575E (pt) 2001-08-10 2004-08-31 Abb Schweiz Ag Componente electrico com proteccao contra arco electrico de perturbacao
US20030156367A1 (en) 2002-02-01 2003-08-21 Macbeth Bruce F. Arc fault circuit interrupter with upstream impedance detector
US7180717B2 (en) * 2002-07-12 2007-02-20 Cooper Technologies Company Electrical network protection system
US7253640B2 (en) 2003-01-13 2007-08-07 Eaton Corporation Arc fault detector and method for locating an arc fault
CN2651991Y (zh) 2003-07-17 2004-10-27 黄华道 一种具有电弧及漏电保护功能的插座
US7068045B2 (en) 2003-07-25 2006-06-27 Gaton Corporation Apparatus and method for real time determination of arc fault energy, location and type
US6943558B2 (en) 2003-09-15 2005-09-13 The Boeing Company System and method for remotely detecting electric arc events in a power system
US20070183102A1 (en) 2004-03-04 2007-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Protective device for a consumber branch
US7057401B2 (en) 2004-03-23 2006-06-06 Pass & Seymour, Inc. Electrical wiring inspection system
US7362552B2 (en) 2004-07-20 2008-04-22 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter
FR2876187B1 (fr) 2004-10-01 2006-12-15 Airbus France Sas Procede et dispositif de detection d'un phenomene d'arc electrique sur au moins un cable electrique
US20060092585A1 (en) 2004-11-04 2006-05-04 Chan Peter O Electrical supply system with arc protection
US7453267B2 (en) 2005-01-14 2008-11-18 Power Measurement Ltd. Branch circuit monitor system
RU2311699C2 (ru) 2005-03-02 2007-11-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" Способ защиты электрораспределительных сетей от дуговых коротких замыканий и устройство для его осуществления
US7362553B2 (en) 2005-06-08 2008-04-22 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter and method for inhibiting series arc protection based on dimmer phase angle
US7359168B2 (en) 2005-10-18 2008-04-15 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter and method for disabling series arc protection during current transients
US7796366B2 (en) 2005-12-09 2010-09-14 Hamilton Sundstrand Corporation AC arc fault detection and protection
EP1982396B1 (en) 2006-02-06 2014-03-19 S & C Electric Company Coordinated fault protection system
US20070279068A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Harres Daniel N Power diagnostic system and method
US7282924B1 (en) 2006-06-29 2007-10-16 Target Hi-Tech Electronics Ltd. Computerized electricity system having an arc fault detecting sub-system
US7598751B2 (en) 2006-08-14 2009-10-06 Clemson University Research Foundation Impedance-based arc fault determination device (IADD) and method
US7791346B2 (en) 2006-10-07 2010-09-07 Ko Instruments, Inc. Device and method for testing an electrical power branch circuit
US7864492B2 (en) 2006-10-31 2011-01-04 Siemens Industry, Inc. Systems and methods for arc fault detection
US7489138B2 (en) * 2006-11-30 2009-02-10 Honeywell International Inc. Differential arc fault detection
US7463465B2 (en) 2006-12-28 2008-12-09 General Electric Company Series arc fault current interrupters and methods
GB2449677A (en) 2007-06-01 2008-12-03 Kevin Jones A system for identifying a risk of fire in a power network
US7526393B2 (en) 2007-09-25 2009-04-28 Thurmond M Jason Virtual branch load management
US7697248B2 (en) 2007-12-14 2010-04-13 Tomimbang Wendell E Electrical arc fault circuit interrupter apparatus and method
US20090248329A1 (en) 2008-03-25 2009-10-01 Siemens Energy & Automation, Inc. Arc fault root-cause finder system and method
US8098465B1 (en) 2008-03-28 2012-01-17 Reliance Controls Corporation AFCI breaker providing protection for multiple branch circuits in an electrical panel
US7952840B2 (en) 2008-05-13 2011-05-31 Unitron, L.P. Receptacle with arc protection circuitry
US8233254B2 (en) 2009-04-10 2012-07-31 Honeywell International, Inc. Method of ensuring the coordinated arc fault protection in a heirarchial power distribution system
US8085055B2 (en) 2009-04-20 2011-12-27 Veris Industries, Llc Branch current monitoring system
US8405945B2 (en) 2010-01-14 2013-03-26 International Business Machines Corporation Power distribution unit branch protection
US20120050933A1 (en) 2010-08-31 2012-03-01 Jian Xu Branch circuit protection with in-line solid state device
US8427169B2 (en) 2010-09-20 2013-04-23 Bertrand M. Hochwald Noninvasive characterization of electrical power distribution systems
US8810253B2 (en) 2010-09-20 2014-08-19 Thomas L. Marzetta Characterization of electrical power distribution systems using characterization matrices

Also Published As

Publication number Publication date
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US10181714B2 (en) 2019-01-15
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CA2921338A1 (en) 2015-04-02
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RU2654046C2 (ru) 2018-05-16
EP3053235A1 (en) 2016-08-10
AU2013401941B2 (en) 2019-03-28

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