CN106575867B - 提供针对发电机组中电弧闪光的防护装置、方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种电弧闪光防护装置，包括传感器、计时器和控制器。传感器被配置成探测是否存在靠近发电机组的至少一个实体或者满足电弧闪光防护的事件。控制器被配置成：当探测到存在至少一个人员或者满足电弧闪光防护的事件靠近发电机组时，启动电弧闪光防护机制。该电弧闪光防护机制包括：一旦检测到短路，自动关闭发电机组。

Description

提供针对发电机组中电弧闪光的防护装置、方法和设备

相关申请交叉引用

本申请要求2014年2月21日提交的美国临时专利申请第61/942,955号的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及对发电机组的电弧闪光提供防护的装置和方法。

背景技术

发电机机组(generator sets)(下文中也被称为“发电机组(gensets)”)和由发电机机组供电的电力系统，会发生包括短路在内的故障。在发电机组中或由其供电的电路中的短路，能够在该故障点位置附近产生空气电离，该空气电离足以造成穿透空气的电导从而形成电弧。电弧闪光是一种现象，在这种现象中，光和热由具有足够电能的电弧产生，从而产生重大损害。当发生足以使该空间内的空气电离的短路条件时，会导致电弧闪光。该电弧闪光能够导致部件汽化、压力波动，并且甚至能够点燃靠近发电机组的物体。

保护用户不受诸如电弧闪光之类的故障的伤害是至关重要的，以便加强系统安全性，并降低靠近发电机组或其他电力系统部件的人的受伤风险。当人在发电机组或其电力环境范围内进行维护或调查可能的故障原因时，人特别容易受到发电机组的伤害。具体地，维护工人可能需要在非常靠近发电机组情况下进行调试、诊断、或者预测工作。如果出现短路，这些人可能受到伤害。另外，还可能发生涉及靠近发电机组或其关联设备的人或物体在内的其它状况，在这种地方情况下，需要针对电弧闪光的防护。进一步地，提供这些保护机制还能够降低对发电机组及其关联电力系统所造成的损害风险。

发明概述

不同实施例包括用于发电机组的电弧闪光防护的方法和设备。电弧闪光防护装置包括：探测是否存在满足电弧闪光防护条件的靠近发电机组或关联设备的至少一个人或事件，并且当探测到在靠近发电机组或关联设备附近存在至少一个人或满足电弧闪光防护的事件时，启动防护机制。所述防护机制包括：一旦探测到短路，就自动关闭发电机组的发电。关闭发电机组可以包括但不限于以下一种或多种措施：关闭供给发电机组发动机的燃料；关闭(turn of)火花点火系统；关掉燃烧空气源；关掉交流发电机磁场或消除励磁从而停止交流发电机的发电；控制发电机组的自动电压调节器；关闭变速发电机的逆变器输出级，其中该发电机具有发动机、变速交流发电机和逆变器；以及打开与发电机组耦联的断路器或自动转换开关。

附图说明

为了让本发明主题的优点能够更容易地被理解，以上简要描述的主题，将参考详细的实施例进行更具体的描述，这些实施例在附图中进行了阐述。应理解，这些附图仅仅描绘了本发明主题的典型实施例，因此不应认为其限制了本发明范围。本发明主题将通过附图，更具体和更详细地进行描述和解释，其中：

图1是一个实施例中设备的结构图，该设备包括发电机组和电弧闪光防护装置；

图2显示了一个实例中发电机组的热损伤曲线；

图3显示了另一个实例中探测短路的逻辑图；

图4显示了一个实例中具有针对单相位的短路时间延迟的逻辑图；

图5显示了一个实例中具有针对双相位的短路时间延迟输入的另一逻辑图；

图6显示了一个实例中执行防护机制的实施例的逻辑图；

图7显示了输入表，该输入表用于图6所示的实施例的防护机制；

图8显示了一个实例中用于阐述方法的流程图。

发明详述

针对本领域的当前状况并且尤其针对本领域中存在的、还没有被充分的解决的发电机组的问题和需求，开发了本发明的本申请的主题。因为发电机组对局部电力生产有直接控制，而且具有多种方式可以使电力生产失效以及可以探测到靠近发电机组的人员，所以它是独特的。如上所示，与发电机组和其它商用电力设备关联的一个问题，是它们易受短路所引起的电弧闪光的影响。因此，开发了本申请的主题，以便提供针对电弧闪光的防护的系统和方法。

图1是根据一个实施例的设备1的系统结构图，该设备1用于提供针对发电机组的电弧闪光的防护。如图1所示，设备1包括发电机组200，其连接到电弧闪光防护装置10。电弧闪光防护装置10和发电机组200配置为可以相互通信。发电机组200包括：连接于交流发电机104的发动机102或其他原动力、发电机组控制器(未示出)、以及用于控制交流发电机磁场进而控制交流发电机104的电流和输出电压的自动电压调节器(下文中也称为“AVR”)220。应注意，发电机组200可以是多相配置，其中单相、双相、和三相输出是最常见的。带有直接输出或逆变器输出的直流电(DC)和变速发电机组，也是已知的。电弧闪光防护装置10包括控制器110和传感器130。在一些实施例中，电弧闪光防护装置10集成于发电机组200。

在图1示出的实施例中，控制器110被配置用于执行来实现发电机组200的电弧闪光防护机制。控制器110能够配置与以联系传感器130和发电机组200进行通信，比如，从而有助于助长针对发电机组200的电弧闪光防护。特别地，控制器110被配置成运用传感器130所收集的数据，所述传感器130数据涉及待提供电弧闪光防护的某个人员相对于发电机组200的靠近程度。或者，控制器110能够探测到发电机组控制面板或其他控件或输入端(比如使用插件的诊断工具)的手动输入，以探测人员相对于发电机组200的靠近程度。传感器130也不限于探测这种人员相对于发电机组200的靠近程度，其还能够收集其他类型的信息，而这些信息可被控制器110使用或用作其他用途，比如收集数据作为运行分析的一部分。传感器130或控制器110还能够配置成探测除了探测人员的靠近程度之外的其他事件或实体，并且通过在发电机组和/或关联电力设备中执行电弧闪光防护机制，可以为所述其他事件或实体提供电弧闪光防护。

更具体地，传感器130配置成检测在发电机组200附近是否有待提供电弧闪光防护的实体(比如人、动物或其他实体)。传感器130配置成探测在发电机组200和/或其关联电力设备的预设距离内的这种实体或多种实体。预设距离的设定可根据发电机组200的具体的运行配置，或者，比如基于在发电机组200上直接工作的员工的已知工作条件。这种预设距离可以由临界点或者极限(margin)进行调整，以便大于可能的真实距离。

当传感器130探测到在靠近发电机组200处存在这样的实体时(比如，在距离发电机15英尺的范围内)，或者当控制器通过输入到发电机组控件或通过使用插件诊断工具探测到人员存在时，控制器110被配置成启动电弧闪光防护机制。一旦保护机制被启动，控制器110被配置成：如果探测到短路，则造成发电机组200立即关闭。这样的控制用于保护靠近发电机组200的人员(或其他有风险的事件或实体)，免受可能伴随短路的电弧闪光的伤害。在关闭发电机组200之后，发电机组200保持关闭，直到故障原因被调查并且故障被排除。在另一实施例中，在由电弧闪光引起的关闭之后，发电机组的发动机被允许持续旋转交流发电机一段时间，以便冷却交流发电机。在这种情况下，该交流发电机的磁场不再供能和/或交流发电机的输出被断开，从而不再发电，并且不可能发生持续的电弧闪光。

应当注意到的是，在本发明的实施例中，无论是否为了防止热损害还是为了防止电弧闪光事件，关闭发电机组可以包含但不限于以下一种或多种措施：关闭供给发电机组发动机的燃料；关闭(turn of)火花点火系统；关掉燃烧空气源；关掉交流发电机磁场或消除励磁从而停止交流发电机的发电；控制发电机组的自动电压调节器；关闭变速发电机的逆变器输出级，其中该发电机具有发动机、变速交流发电机和逆变器；以及打开与发电机组耦联的断路器或自动转换开关。

然而，电弧闪光事件经常很难与近似短路事件相区分，比如，由于工业马达启动所导致的电流骤增，或其他大电流事件。短路被认为是异常系统事件，并且能够产生电弧闪光。骤增的马达(或一般的负荷骤增)，当其很大时，会被认为是正常系统事件，虽然其可能类似于短路，特别是如果负荷被设置为接近发电机组的额定负荷的时候。发电机组的交流发电机，通常能够在短时间里以大于额定输出(“过电流”状况)方式将电流供给这些事件，直到它们达到物理热极限并且必须被关闭或按下调输出，以防止交流发电机受损。然而，发电机组在经受电弧闪光事件的电力设备中是独特的，因为它控制了大部分(如果不是全部的)供给电弧闪光的电力。用于保护发电机组(比如上述的发电机组200)或交流发电机的发电机组热保护机制，可以根据发电机组的热特性和机电特性的分析和建模进行研发，而且还可以综合考虑各种因素。特定实施例中的发电机组保护机制(也经常被称作“发电机组过电流保护或热保护”)，可以根据需求，比如特殊区域的法规、电网标准或工业标准，而进行开发。这些标准可以对发电机组施加要求：即在持续运行下“穿越”和挺过短路和其它特殊事件，只要还没有达到热极限而且即将出现损伤的情况。相反地，电弧闪光防护机制立即将发电机组置于关闭状态，从而保护非常靠近的人员或其他满足保护的事件免受潜在的电弧闪光。然而，如上所注意的那样，会存在这样的时候，其中已知的或预测的大电流用电(比如，大马达启动的骤增)需要被发电机组200允许，并且电弧闪光防护机制或模式需要被允许进行手动改动，即使通常需要给予电弧闪光防护的人员被探测到在很靠近发电机组200或其关联电力设备的范围内。

为发电机组(例如，发电机组200)构建的发电机组防护机制，可根据发电机组的特性而变化。进一步地，可以考虑减轻或防止由表现为短路的故障或错误所引起的发电机组自身的损伤，建立发电机组的防护机制。另外，根据发电机组的类型，发电机组能够承受短路的持续时间可以不同。发电机组承受这种伤害的能力可以由热损伤曲线反映，该曲线表征了，在不导致失效(或缩短系统寿命)的情况下，特定系统所输送电流的电流量和持续时间。在“正常”短路或高电流运行过程中，当电弧闪光防护机制没有被触发的时候，发电机组一般尝试“穿越”这个事件直到达到热损伤极限。典型地，执行这种“穿越”，以便允许下游的协调子系统(比如断路器或其他控件)能够优先工作，从而减少整体系统电流中断(相对于发电机组的关闭和重启导致的主系统崩溃)。

在一些实施例中，发电机组可以由I²热损伤曲线表征。图2描述了发电机组热损伤曲线的例子。热损伤曲线设置了物理极限，即在需要关闭或降低输出以防止交流发电机的受损之前，发电机组能够输出的功率和时间。应注意到，I²热损伤曲线典型地用于L-L或L-L-L短路事件，而且其他热损伤曲线或极限可以被使用或者用于替代，比如，使用对于L-N短路事件的严格时间极限。然而，如上所注意的：这种物理极限通常可以是长的，从而在发电机组关闭或降低输出之前足以在一段重要时间段内维持电弧闪光事件，而这时对于靠近可能正在经历电弧闪光的发电机组或其耦联设备的人员或其他实体而言是有害的，即便已使用了保护装备。在超过约1000kVA的大型机器上，电弧闪光计算显示，由于机器被允许在短路下运作，因此即使40Cal/cm²的电弧闪光防护装也不能保护操作者免遭电弧闪光的危害。因此，当人员在机器上工作，或探测或显示满足电弧闪光防护的其他场合时，可允许不同的电弧闪光防护机制或关联维护模式，从而驱动进入短路并简化为几乎瞬时的探测和励磁消除，其中允许操作者在故障排除/调试的期间能够使用该防护机制或关联维护模式，以便限制发电机组控制的时间。

根据短路的类型，电弧闪光防护装置10能够限制允许的时长和电流，直到执行发电机组的关闭。比如，对于涉及发电机组输出的任一单相的中性故障、从任一给定相位的相位故障、或对于穿过所有三相的任一故障而言，电弧闪光防护装置10可以将允许时间时长限定为选定的时长和/或电流临界点。

图2显示了一个实施例的短路诊断逻辑表(或热损伤曲线)。如上所述，参考图1，发电机组200包括自动电压调节器(“AVR”)220。当发电机组220的某相发生短路时，AVR220处于这样的模式，比如电流调节模式(这与电压调节模式不同，电压调节模式在正常的非过载操作期间是起作用的)，而且，短路相(phase)具有超过第一阈值的电流。一旦某相具有超过封顶极限(即，第二阈值)的电流百分比，则AVR处于电流调节模式。图2示出的逻辑表是某一逻辑例子，该逻辑可以结合发电机组相位的这些阈值一起执行。

在本发明的实施例中，不管发电机组热保护机制还是电弧闪光防护机制，都可以在探测到大电流用电(潜在的短路)的时候启动，这取决于是否探测到靠近发电机组或其关联设备的人员或者其他满足电弧闪光防护的事件。在本发明的不同实施例中，对于线－中性线路(L-N)或线路至接地的短路事件而言，至少一条线脚(leg)具有超过300％的电流(L1/L2/L3)，而其他线脚没有大于150％发电机组待机电流的时候，则认为发电机组(或耦联系统)是短路的。对于线－线(L-L)短路，当至少一条线脚具有超过300％的电流(L1/L2/L3)而且两条线脚均大于150％发电机组待机电流的时候，认为发电机组(或耦联系统)是短路的。对于线－线－线(L-L)短路，当至少一条线脚具有超过300％的电流(L1/L2/L3)而且三条线脚均大于150％发电机组待机电流的时候，认为发电机组(或耦联系统)是短路的。

图3显示了本发明的一个实施例的短路探测电路的逻辑图。图3示出的逻辑方案，可以通过比如控制器110或者其他硬件或软件解决方案来实施。应当注意的是，探测短路的其他方法是可能的和可预期的，比如，确定AVR的输出是否过高。在图3中，定时逻辑探测发电机组200(和AVR220)是否处于电流调节模式(以及由此发电机组200是否在重负荷下输出高电流，比如在一个实施例中>＝300％)。它还探测相位中的任一相是否处于短路输出水平(比如，在一个实施例中为>＝150％)。当发电机组200处于电流调节模式时，如果探测到相位中任一相发生短路，则事件被锁(latch)进一个锁电路(由来自与门(AND-gates)输出和或门(OR-gates)输入的反馈信号形成)。锁的输出表示，已经探测到在关联相(L1，L2，L3中任一个)中的短路，而且如果处于发电机组热损伤保护模式时，其能够导致计时器120开始启动对关闭发电机组200的倒计时；或者，如果处于电弧闪光防护模式时，其引发发电机组200立即关闭。如果在一、二或三相的短路之间波动，则锁存信号用于防止定时逻辑(电路)重启。

如果出现不同类型的短路而且AVR220处于电流调节模式的时候，那么锁存信号也能够导致不同的时间增量，该时间增量将会由计时器120保存。如果AVR220变成电压调节模式或者故障重设被激活的时候，重设信号也导致计时器120重新设置。如果不是处于电弧闪光防护机制，一旦计时器120进行倒计数，则计时器120的‘输出’代表发电机组200被认为过热并且需要关闭发电机组200的条件。或者，如果人或其他受保护的实体或事件被探测到靠近发电机组200或关联电力设备，那么电弧闪光防护机制便会被联动，并且，在探测到潜在的会导致电弧闪光的短路时，在时间逻辑所使用的时间增量降为0或其他短暂的时间增量的情况下，就进入运行的AmpSentry维护模式。这样，当探测到潜在的、由短路指示的电弧闪光事件时，发电机组200会立即或在非常短的时间段内作出反应，从而启动关闭。

图4和5显示了本发明的一个实施例中代表性逻辑图以及相关的锁存电路，其被用于探测短路的类型(L-N、L-L、或L-L-L短路)以及用于指导正确的响应或锁值，其中短路的类型由图3的短路探测电路表示。和图3的电路一样，应注意到，探测短路类型的其它方法是可行的并包括在本发明内。

图4的电路用与门序列来检测“线至中性”(L-N)短路的具体情况，其中所述的与门序列具有来自图3短路探测电路的反相和非反相的输入，并且图4的电路通过结果的OR(或门)来表示仅发生了单相被短路到中性线的短路(L-N短路已经出现)。如果发电机组200的AVR220处于电流调节模式(发电机组>＝300％负荷)而且已探测到L-N短路，那么来自图2的发电机组损伤曲线的选定计时器值就被锁存入进计时器，并且启动该计时器。一旦该计时器的计时结束，就表示发电机组200的过负荷条件，而发电机组就启动关机或其他合适的响应措施。或者，如果电弧闪光防护机制已经联动而且已进入AmpSentry维护模式，那么图4的电路立刻通过与门来表示短路故障，其中，所述与门对AmpSentry维护模式状态信号和来自或门的L-N短路表征信号输出进行逻辑“与门”运算，从而触发发电机组200的立即关闭。如果发电机组200已经关闭或者AVR220离开电流调节模式，那么图4的计时器被重置。

图5的电路用与门序列来检测“线－线”(L-L)短路的具体情况，其中所述的与门序列具有来自图3的短路探测电路的反相和非反相输入，并且图5的电路通过结果的或门来表示已发生了相－相短路(L-L或L-L-L短路)。和图4的电路一样，如果发电机组200A的AVR220处于电流调节模式(发电机组>＝300％负荷)并且已探测到L-L短路，那么来自图2的发电机组损伤曲线的选定计时器值被锁存入计时器，并且启动该计时器。一旦该计时器的计时结束，就表示发电机组200的过负荷条件，而发电机组就启动关机或其他合适的响应措施。或者，如果电弧闪光防护机制已经联动而且已进入AmpSentry维护模式，那么图5的电路通过立刻通过与门来表示短路故障，其中所述与门对AmpSentry维护模式状态信号和来自或门的L-L短路表征信号输出进行逻辑“与门”运算，从而触发发电机组200的立即关闭。如果发电机组200已进入关闭状态或者AVR200离开电流调节模式，那么图5的计时器被重置。如上所示，针对每一相的保护可能会不同，特别是需要根据设置输入信号的条件，以及为三相或单相应用而使用计时器120中所存储的数值。在一些实施例中，选择图4和5的定时延迟，以便在短/重负荷事件出现之前处理发电机组200中部件的预加热(已存在的热量)。

如图3-5所示，一些实施例的防护机制可以基于用于设备1的不同部件的逻辑元件来执行。进一步地，在一些实施例中，电弧闪光防护装置10被配置成在给定的条件下启动防护机制。比如，这种条件可以包括：将服务或诊断工具连接到发电机组200或电弧闪光防护装置10、或在控制面板或开关上进行手动输入。一旦服务工具断开连接或手动输入停止，电弧闪光防护装置10的控制器110就施加一个时间延迟，直到电弧闪光防护机制被解除(即，终止)。在一些实施例中，电弧闪光防护机制在开关或其他外输入装置生效的时候启动，从而输入可以通过用于探测的界面而进入到发电机组200。在一个实施例中，当开关或其他外部的输入设备被激活从而使得所述输入通过检测界面进入发电机组200时，就启动电弧闪光防护机制。在一个实施例中，当来自外部源的外部输入被激活时，将发电机组置于电弧闪光防护机制。这种输入可以包括但不限于：来自外壳门开关的信号、靠近度传感器、位于某件关联电力设备上的标识指示器、来自另一发电机组的维护模式防护机制的指示信号、电路断路器、或者与发电机组200网络通信的自动转换开关(ATS)。

在其他实施例中，发电机组是多个发电机组、ATS开关或其他其他电力设备中的一个，其中它们平行配置在一起并且处于相互通信状态，从而可以互相配合(通过网络通信或信号线或其他信号传导方法)，从而一旦当探测到人员靠近该多个发电机组、ATS开关、或其他电力设备中任一个的时候，或当通过外面信号启动时，就在系统范围内建立电弧闪光防护机制。在这些网络电弧故障防护机制中，一旦探测到电弧故障，则与局部网相连的全部发电机组就停止发电并立即关闭，而全部ATS开关和/或关联电力设备打开至中性或预设的安全位置。在这些网络化的实施例中，在任一发电机组的传感器130或任一关联电力设备的靠近度传感器，探测到在其自身附近存在人员、或其他需要在电弧闪光中提供电弧闪光防护的实体或事件的时候，或者通过输入到任一局域电力设备或发电机组控件、或通过使用插件诊断控件而探测到存在人员的时候，则耦联到局域网的全部发电机组和全部ATS开关和/或关联电力设备被配置成启动电弧闪光防护机制。在一些实施例中，其中，在不是全部的局部的(典型并联的)发电机组、ATS开关、和关联电力设备都具有电弧闪光防护模式或者等价的维护模式的情况下，在探测到潜在电弧闪光事件的时候，发电机组200或控制器110能够通过网络、或其他局部信号线，将关机命令送到缺乏电弧闪光防护模式的其他装置，从而将其同样关闭、或者将其置于安全/中性的运行模式。在一些实施例中，当正在进行发电机组防护机制并且AVR220处于电流调节模式的时候，发电机组200会在以下情况立即触发短路关机故障：当因探测到人员极其靠近而导致电弧闪光防护机制被进一步联动时；或当其他电弧闪光防护模式触发事件或者信号出现时。

在一些实施例中，电弧闪光防护装置10设有诊断工具套件，以帮助确定具体的相短路类型。进一步地，在进行电弧闪光防护机制的时候，可以在服务工具的显示器中提供这种效果的指示信息，而该显示器可以连接到电弧闪光防护装置10或发电机组200。另外，在一些实施例中，控制器110被配置成在如上所选择的条件出现的时候，能改写内置的保护需求并且激活电弧闪光防护机制。在一个或多个维护诊断工具被移除、手动控制面板或开关输入被停止、超时出现、或短路不再存在于发电机组200的输出的时候，该改写能力可以被自动重置，而且发电机组的热保护机制被重新激活(以及电弧闪光防护机制被解除)。

图6描述了一个实施例的代表性逻辑图，其中执行了如上描述的配有靠近度探测的电弧闪光防护机制。应注意到，用于执行具有靠近度探测的电弧闪光防护机制的其他逻辑电路是可行的并包括在本发明内。电弧闪光防护机制允许发电机组200的瞬时关机，以防止人员暴露于电弧闪光。在一些实施例中，所述防护机制可以通过切换可配置的开关而启动。进一步地，防护机制可用于可能引发短路事件的情况，比如，在大型骤增电流事件的过程中，这在大型电动马达启动的时候可观察到。为了避免错误警报或关机(即，在探测到短路后，防护机制被执行并且发电机组200被关闭，但是实际上并没有发生这种短路的情况)，可以提供用来改写关机的能力(权限)。例如，在一些实施例中，控制器110被设有手动操作改写开关、或控制面板功能。在特定的实施例中，该改写功能可以禁用，比如当用户手动调整修整(trim)状态时以及在电力循环或处理器被重置过程中。应注意到，在这些进行改写的例子中，一般要求操作者进行正确确认，以便改写电弧闪光防护机制。还要注意到，如果所选的时间量已经超时并且仍在靠近发电机组200的地方检测到人员或其他触发电弧闪光防护的事件，那么改写功能可以与用于恢复电弧闪光防护机制的超时(器)相关联。

进一步地，图6所示的逻辑图可以在某些实施例中执行，以便当防护机制保持进行的时候，让人员步行远离发电机组220。换句话说，在诸如发电机组200在手动模式下运行、或在服务工具被断开之后运行时，防护机制仍持续，直到人员能够远离发电机组200和潜在的电弧闪光危险。通过允许防护机制在一段额外的时间量内保持有效，可以加强人员和设备1的安全。图7描述了在防护机制中用于执行的输入表格。

在一些实施例中，防护机制包括维护模式，而操作者可以在故障排除/调试过程中使用该维护模式，以降低控制器(比如图1中电弧闪光防护装置10的控制器110)被允许驱动进入短路的时间，从而有效进行瞬时探测和励磁消除。在进一步的实施例中，电弧闪光防护装置10还可以进一步为发电机组提供过载保护和/或热保护。此外，在一些实施例中，防护机制可以阻止操作者清除发电机组上的与短路关联的故障码，直到故障原因(以及相关的短路电路)被消除。

防护机制还可以整合有基于短路事件后最佳措施的程序。例如，某些实施例的防护机制会要求：在短路事件之后，发电机组在无负荷下运行一段特定时间，以冷却发电机组。进一步地，冷却发电机组的发动机或交流发电机所需要的时间量(冷却之后，它们被安全地关闭或快速重启)，会基于发电机组是否运转(以允许运行冷却)或是否已经停止而有所不同。

进一步地，在一些实施例中，通过诸如如上描述的电弧闪光防护装置10的装置进行的保护，允许针对来自单相AC交流发电机配置和三相AC交流发电机配置中短路的电弧闪光进行保护。应注意到，DC发电机的电弧闪光防护机制也是在构思中，其中发电机组产生一个或多个DC电力输出(而不是一个或多个AC相)，并且在一个或多个DC输出中探测到短路或其他高电流事件的时候，DC发电机组被关闭以避免电弧闪光。

在不同的实施方案里，控制器110被配置成：一旦电弧闪光防护机制结束，恢复发电机组的热保护机制和重置计时器120。控制器110也可以被配置成：根据用户定义的事件文件，启动维护模式以及启动电弧闪光防护机制。比如，用户定义的事件文件能够反映对于给定维护场景或应用的具体操作环境或特定参数。在一些实施例中，控制器110被设置成避开默认的保护程序(例如，电弧闪光防护机制)，并且根据用户改写或用户定义的保护程序来控制发电机组200。

在一些实施例中，发电机组200可以置于多个发电机组的网络。在一些实施例中，控制器110被配置成协助发电机组200(受到电弧闪光防护机制约束)和以下设备的通信：不受电弧闪光防护机制约束的至少一个发电机组(未示出)或关联电力设备、或者也受电弧闪光防护机制约束的另一发电机组或关联电力设备；其中，第二发电机组或关联电力设备或者与第一发电机组相耦联或者与其极其靠近。在这种实施例中，控制器110可以配置成：在发电机组200连接到另一发电机组或关联电力设备部件时，终止或启用发电机组200的电弧闪光防护机制，这取决于：所述电弧闪光防护机制是否被禁用，或所述电弧闪光防护机制是否与第二发电机组或关联电力设备部分的电弧闪光防护机制相耦联。

另外，在一些实施例中，维护模式可以通过操作发电机组200外部的开关而激活。如上所示，控制器110可以被配置成执行改写以防止发电机组200的关机。因此，即使探测到短路事件以触发在电弧闪光防护机制下的发电机组200的关机，控制器110可以被配置成阻止关机。

进一步地，控制器110可以被配置成在：当在至少一个故障排除或服务期间，当发电机组200被连接到辅助装置的时候，激活维护模式和启动电弧闪光防护机制。所述辅助装置可以包含，例如，计算机设备或测试设备。控制器110还可以配置成识别电流的相位。控制器110还可以配制成区分1-相条件、2-相条件、和3-相条件，或单相的中性/接地的条件。

图8描述了用于为如图1所示的发电机组200的发电机组提供电弧闪光防护的方法40的流程图。在图8中步骤400，确定发电机组(如发电机组200)的防护需求。在步骤410，时间值被储存在定时器(如图1所示的计时器120)。该时间值可以基于在步骤400中确定的发电机组的防护需求而得出，比如基于发电机组的热损伤曲线，但也可以是根据不同的保护技术而进行调整。在步骤420，检测到人(例如，负责调查和排除发电机组的以前确定的故障的员工)或其他引发电弧闪光防护事件或信号。如上对图1所述，方法40可以针对人执行，这样一旦他或她在给定的发电机组范围内，就可以被探测到。

再次参考图8，作为步骤420中的探测的结果，在步骤430中，电弧闪光防护机制被启动，并且发电机组的防护机制被取消或降低。电弧闪光防护机制执行对发电机组200运行的改变，以进一步加强其安全性。一旦进行电弧闪光防护机制，所述方法包括：确定短路是否出现，如步骤440所示。如果探测到短路，那么发电机组200被关闭，如步骤450所示。一旦发电机组200被关闭，该方法包含维持发电机组200处于关闭状态直到故障被清除掉。如步骤460所示，方法40包括：确定故障是否被清除或短路原因是否被消除。如果其没有被清除，发电机组被强制保持关闭。

本申请公开的实施例和实施方案，在各方面均被认为是阐述性的而非限制性的。本发明的范围由所附的权利要求书加以表示，而不是由上述描述加以表示；并且，落于权利要求书的主旨和等价范围内的全部变动形式，均被包含在本发明中。

Claims (15)

1.一种用于发电机组的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述电弧闪光防护装置包括：

传感器，配置成探测是否存在靠近所述发电机组的至少一个人员或者满足电弧闪光防护的事件；和

控制器，配置成：一旦探测到短路以及所述发电机组达到所述发电机组的热损伤曲线的极限，关闭所述发电机组；

其中，所述控制器还配置成：在探测到存在至少一个人或满足电弧闪光防护的事件的时候，启动电弧闪光防护机制，并且所述电弧闪光防护机制包括：

一旦探测到短路，关闭所述发电机组；

所述控制器还被配置成：识别所述短路的相位条件，并且所述控制器被配置成区分1-相条件、2-相条件和3-相条件。

2.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，当所述发电机组通过与所述发电机组相连的控制面板或输入装置被启动或手动控制时，所述防护机制被启动。

3.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述防护机制在所述发电机组被连接于诊断工具的时候被启动。

4.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述控制器被配置成：协助受所述防护机制控制的所述发电机组和至少一个其他发电机组或关联电力设备部件之间的通信。

5.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述控制器被配置成：避开默认的电弧闪光防护程序，并根据用户定义的电弧闪光防护程序来控制所述发电机组。

6.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述电弧闪光防护机制通过操作所述发电机组外部的开关而被激活。

7.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述控制器被配置成：执行改写以防止所述发电机组的关闭。

8.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述传感器被配置成：探测在距离所述发电机组预设距离范围内是否存在至少一个实体。

9.如权利要求1所述的电弧闪光防护装置，其特征在于，所述控制器被配置成：在至少一个故障排除或服务期间，当所述发电机组连接到辅助装置时，激活所述的电弧闪光防护机制。

10.一种为发电机组提供针对电弧闪光的保护的方法，其特征在于，所述方法包括：

检测是否存在靠近所述发电机组的至少一个实体；和

当检测到在预设距离范围内存在所述至少一个实体时，启动电弧闪光防护机制，其中所述电弧闪光防护机制包括：一旦探测到短路，关闭所述发电机组；

识别所述短路的相位条件，并且区分影响发动机组的1-相条件、2-相条件和3-相条件。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述发电机组被手动启动的时候，启动所述电弧闪光防护机制。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：进行受所述电弧闪光防护机制控制的所述发电机组和至少一个其他发电机组或关联电力设备之间的通信。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：避开默认的电弧闪光防护程序，并根据用户定义的电弧闪光防护程序控制所述发电机组。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的检测是否存在靠近所述发电机组的至少一个实体包括：检测在距离所述发电机组的预设距离的范围内是否存在至少一个实体。

15.一种用于发电机组的设备，其特征在于，包括：

电弧闪光防护装置，所述电弧闪光防护装置包括：

传感器，配置成探测是否存在靠近所述发电机组的至少一个实体；

计时器，配置成储存对应于预设的可调的延迟时间的至少一个值；和

控制器，配置成在探测到存在靠近所述发电机组的至少一个实体时，启动电弧闪光防护机制，其中所述防护机制包括：

一旦探测到短路，自动关闭所述发电机组；

至少一个发电机组，所述至少一个发电机被配置成连接于所述的电弧闪光防护装置；和

自动电压调节器；

其中，所述控制器还被配置成：识别所述短路的相位条件，并且所述控制器被配置成区分1-相条件、2-相条件和3-相条件。