ES2629095T3 - Método para ensayar un detector de falla de arco - Google Patents

Abstract

Un método para ensayar un dispositivo (100) de detección de falla eléctrica que tiene un microprocesador (150) y circuitería de procesamiento analógica (130, 131), configurada la circuitería de procesamiento analógica para detectar un componente de alta frecuencia de una señal de energía eléctrica sinusoidal (109), identificar una porción de banda ancha del componente de alta frecuencia, y generar señales digitales indicativas de al menos una característica de la porción de banda ancha, configurado el microprocesador (150) para almacenar un valor de recuento de falla que representa una propensión del componente de alta frecuencia a estar en falla de arco, ajustar el valor de recuento de falla basándose en la al menos una característica de la porción de banda ancha, y generar una señal de disparo si el valor de recuento de falla supera un umbral de recuento de falla, comprendiendo el método: proporcionar una señal de comando de ensayo a un generador de ruido RF (140), configurado el generador de ruido RF para generar, en respuesta a la señal de comando de ensayo, una señal de ruido de banda ancha de alta frecuencia (RFNout) y suministrar la señal de ruido de banda ancha de alta frecuencia a una entrada de la circuitería de procesamiento analógica; (131) monitorizar, mediante el microprocesador, la señal de ruido de banda ancha de alta frecuencia para determinar si las señales digitales generadas por la circuitería de procesamiento analógica son consistentes con la señal de ruido de banda ancha de alta frecuencia; y generar una señal de disparo de fallo de ensayo si las señales digitales generadas por la circuitería de procesamiento analógica no son consistentes con la señal de ruido de banda ancha de alta frecuencia.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para ensayar un detector de falla de arco

La presente solicitud reclama la prioridad y el beneficio de la fecha de presentation de la solicitud de patente provisional de Estados Unidos No. 60/855.424, presentada el 31 de octubre de 2006.

La presente divulgation se refiere generalmente a la detection de fallas en circuitos electricos y, mas en particular, a sistema y metodos para detectar y mitigar las fallas de arco en sistemas electricos.

Los arcos electricos pueden desarrollar temperaturas muy por encima del nivel de ignition de la mayorla de materiales inflamables comunes y, por tanto, plantear un peligro de incendio significativo. Por ejemplo, los cables de energla desgastados en el hogar pueden cebar el arco lo suficiente para iniciar un fuego. Afortunadamente, la formation de arco electrico de baja tension es un fenomeno inestable inherentemente y normalmente no persiste lo suficiente para iniciar un incendio. En ciertas condiciones, reflejadas en caracterlsticas particulares de la perturbation electrica producida, la probabilidad de que el arco persista e inicie un incendio es mucho mayor.

Dos tipos de formacion peligrosa de arco electrico que es probable que ocurran en un hogar son arcos momentaneos de alta energla provocados por fallas de alta corriente y formacion de arco electrico persistente de baja corriente “de contacto”. Una falla de alta corriente, provocada por una conexion directa involuntaria entre la llnea y la neutral o la llnea y la tierra, absorbera generalmente corriente hasta o mas alla de la capacidad nominal del circuito, cebara el arco de manera explosiva a medida que los contactos se realizan y se rompen flsicamente, atenuara las luces y otras cargas que indiquen que una carga excesiva se esta extrayendo, y/o (asumiendo que el circuito se proteja apropiadamente mediante un disyuntor) disparara el disyuntor, interrumpiendo por tanto la corriente al arco. Debido a que tales “fallas de llnea” tienen poca vida, la elevation de temperatura en los conductos de alimentation se limita y el peligro de incendio resulta principalmente de la expulsion explosiva de globulos brillantes diminutos de cobre desde el area de contacto que pueden prender fuego a materiales inflamables cercanos. Incluso si comienza un incendio, sin embargo, la alta visibilidad de la falla y la posible presencia de alguien cercano (que proporciono el Impetu flsico para llevar los conductores juntos entre si) mitiga de manera aguda el potencial para un fuego descontrolado.

La formacion de arco electrico de contacto, por otro lado, es la formacion de arco electrico que ocurre en las conexiones en serie con una carga. Como tal, la corriente maxima en el arco se limita a la corriente de carga y, por tanto, puede estar sustancialmente por debajo de la sobrecorriente o clasificacion “de disparo” de un disyuntor asociado. La formacion de arco electrico de contacto es un fenomeno flsico complejo que puede inducirse mediante conexiones sueltas, contactos oxidados, material no conductor extrano que interfiere con la trayectoria de conduction, diferencias en materiales de contacto, formas de contacto y otros factores. En ciertas condiciones, tal formacion de arco electrico puede ser persistente y presentar un peligro de incendio sustancial.

Un ejemplo de una condition que puede provocar la formacion de arco electrico de contacto es una salida de pared muy usada en la que la presion de resorte proporcionada por los contactos se ha reducido a traves de los anos y el uso, por lo que una presion insuficiente se aplica a los contactos de clavija insertados para asegurar una conexion de baja resistencia.

La formacion de arco electrico de contacto tambien se provoca normalmente por el uso de cables de extension de capacidad insuficiente de transporte de corriente. Por ejemplo, la clavija puede calentarse por calentamiento de resistencia, descomponiendo gradualmente el material aislante elastomerico alrededor de los contactos hasta que el material fluye parcialmente en el area de contacto, evitando que se realice el contacto apropiado. Este proceso puede volverse regenerativo, ya que la formacion de arco electrico inicial produce mas calor, carbonizando el aislamiento y produciendo una fina capa aislante en la superfine de contacto.

Una tercera causa de formacion de arco electrico de contacto a menudo observada en el cableado de aluminio implica la oxidation de los contactos. En este caso, un proceso qulmico, principalmente de oxidation, aumenta una capa semiconductora o no conductora en la superficie de los contactos. Preferentemente, cuando el material de contacto es susceptible de sufrir oxidacion, la conexion se realiza de manera hermetica al gas para evitar que el oxlgeno entre y promueva la oxidacion. Sin embargo, si los contactos se sueltan con el paso del tiempo, la oxidacion comienza y la formacion de arco electrico puede ocurrir.

La formacion de arco electrico de contacto tambien es comun cuando los resortes que activan y desactivan los conmutadores se desgastan, incrementando el tiempo de cierre y reduciendo la fuerza que mantiene los contactos juntos.

Un quinto ejemplo de formacion de arco electrico de contacto que se demuestra que ocurre facilmente en residencias es en el contacto central de las bombillas convencionales. Ya que el contacto central se somete a altas

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temperaturas y uso repetido, a menudo se suelta y se oxida, incrementando por tanto la probabilidad de formation de arco electrico. Cuando ocurre la formacion de arco electrico, el contacto de lampara, normalmente realizado de una soldadura de punto de fusion bajo, se funde y se reforma, rompiendo el contacto o estableciendo uno nuevo. Un resultado muy comun en accesorios de lampara muy viejos es que la formacion de arco electrico en el contacto central o alrededor de los hilos de aluminio provoca que la lampara se suelde en el conector y por tanto sea muy diflcil de retirar.

Finalmente, las fallas de alta resistencia por la llnea estan, en el contexto presente, tambien consideradas como formacion de arco electrico de contacto. Unos “cortocircuitos” involuntarios que exhiben una resistencia suficiente para evitar el disparo del disyuntor pueden sin embargo producir la formacion de arco electrico en los puntos de contacto, y se consideran arcos de contacto. Unos conductores deshilachados que salen a la luz o contacto intermitente, o grapas que perforan de manera inadvertida el aislamiento de cables, pueden producir cortocircuitos resistivos a traves de la contamination y las capas de oxido, particularmente si hay presente humedad.

La mayorla de los casos de formacion de arco electrico de contacto resultan por la degeneration gradual de los contactos de transporte de corriente. Los arcos peligrosos pueden comenzar como formacion de arco electrico ocasional y pequeno, aumentando gradualmente con el tiempo hasta que la formacion de arco electrico se vuelve lo suficientemente persistente como para iniciar un incendio. Ademas, en un contraste fuerte respecto a la naturaleza visible de la formacion de arco electrico producida por las fallas de llnea, tal como los cortocircuitos “duros” o “empernados”, la formacion de arco electrico de contacto incipiente esta a menudo oculta a la vista, proporcionando muy poca indication o ninguna del peligro incipiente. Por este motivo, serla altamente ventajoso que las condiciones de formacion de arco electrico de contacto pudieran detectarse con antelacion, y proporcionarse un aviso antes del peligro debido a que la falla alcance un nivel peligroso.

De esta manera, se aprecia que existen diferencias fundamentales entre “cortocircuitos duros” y formacion de arco electrico de contacto. Los “cortocircuitos duros” implican generalmente altas corrientes (>50 A) y se haran explosivas en el contacto de punto de falla, por lo que la falla bien se quemara o disparara un disyuntor. Los dispositivos de protection de circuito convencional son normalmente adecuados para proteger contra la formacion de arco electrico de falla de llnea. En comparacion, la corriente promedia extralda en la formacion arco electrico de contacto no es mas que la corriente extralda por la propia carga. Sin embargo, incluso en la formacion de arco electrico de contacto de baja corriente, por ejemplo, una bombilla de 60 vatios en el extremo de un cable de extension de falla, o un conjunto de luces de arbol de Navidad con contactos defectuosos, pueden liberar suficiente calor para provocar un incendio. Por consiguiente, los disyuntores convencionales no son adecuados para evitar condiciones peligrosas debido a la formacion de arco electrico de contacto.

Tambien existe una necesidad de que un disyuntor, que ademas de detectar la formacion de arco electrico que puede resultar en un incendio, retire energla de una carga cuando la formacion de arco electrico peligrosa esta presente. Tal dispositivo podrla empaquetarse convenientemente del mismo estilo que un disyuntor convencional, o podrla instalarse en una salida similar a los interruptores de falla a tierra disponibles actualmente. Ya que la corriente de carga fluye a traves del disyuntor, es conveniente en esta solicitud monitorizar la corriente de carga.

Tambien existe una necesidad de un detector de arco que sea inmune al ruido comunmente presente en las llneas de energla de un hogar, por ejemplo, debido a atenuadores de lampara, motores de cepillo, sistemas de comunicaciones de transporte de corriente, transitorios de conmutacion, senales de emision de radio y otros tipos de senales de ruido que pueden tener caracterlsticas electricas similares a las fallas de arco. Si no se identifican y rechazan adecuadamente, estos tipos de senales, que pueden confundirse facilmente con senales de falla de arco, pueden provocar disparos “molestos” de ciertos detectores de circuito de falla de arco. Por consiguiente, en un esfuerzo por reducir los efectos negativos de los disparos molestos y responder con precision a las senales de falla de arco, pueden necesitarse sistemas y metodos para identificar fallas de arco en sistemas de energla.

Los disyuntores actuales AFCI/GFCI solo pueden mostrar la ultima condition de disparo despues de que ha ocurrido un evento de falla a traves del uso de indicadores visuales (es decir, etiquetas). La indicacion se retiene hasta que el dispositivo se reinicia y se vuelve a activar. Despues de que la indicacion se elimine, sin embargo, no existe un registro del evento hasta que se ha detectado otro caso.

Puede ser ventajoso incorporar capacidades de detection de fallas a tierra y detection de fallas de arco en un unico modulo integrado, reduciendo por tanto los costes del consumidor asociados con la instalacion, mantenimiento y reparation de multiples dispositivos de interruption de circuito en una unica ramification. Ademas, al combinar funciones de deteccion de falla a tierra y falla de arco en un unico modulo, muchas de las funciones de procesamiento asociadas con la deteccion de falla de arco como, por ejemplo, monitorizacion de falla electronica, funcionalidad de autoensayo y registro de datos de evento de falla, tambien pueden implementarse en procesos de deteccion de falla a tierra para mejorar las capacidades de deteccion de falla a tierra existentes.

Un ejemplo de tal detector de falla de arco con funcionalidad de autoensayo se divulga en el documento US 6.313.642. Otros detectores de falla de arco se conocen por el documento US2003/074148.

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Los procesos y metodos consistentes con las realizaciones divulgadas se dirigen hacia un dispositivo interruptor de circuito de falla de arco (AFCI) que puede, de manera rapida y eficazmente, discriminar fallas de arco de fuentes de senal de banda ancha. Adicionalmente y/o como alternativa, las realizaciones divulgadas pueden dirigirse hacia una combinacion de dispositivo AFCI/GFCI que proporciona deteccion de falla, mitigacion e informacion de ambas fallas, de arco y a tierra, para un sistema electrico en unico modulo integrado. Adicionalmente, ciertas realizaciones divulgadas se dirigen hacia un sistema y metodo de monitorizacion automatica asociados con el dispositivo AFCI y/o la combinacion AFCI/GFCI que permite que el dispositivo se analice a si mismo basandose en criterios operativos predeterminados. El sistema de automonitorizacion puede adaptarse para proporcionar una indicacion del estado de salud que informa de los resultados del analisis de automonitorizacion.

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgacion esta se dirige hacia un metodo para detectar fallas de arco en una llnea de energla. El metodo puede incluir monitorizar senales de energla asociadas con una llnea de energla y filtrar las senales de energla para producir una senal de alta frecuencia y una senal de baja frecuencia. Una senal de mascara puede generarse basandose en la senal de baja frecuencia, y la senal de alta frecuencia puede analizarse para extraer una porcion de banda ancha de la senal de alta frecuencia. Un contador de fallas puede incrementarse si la magnitud de la porcion de banda ancha es aproximadamente mayor que el primer nivel de umbral. Un contador de fallas puede disminuir si la magnitud de la porcion de banda ancha es aproximadamente menor que el primer nivel de umbral. Una senal de disparo se proporciona en un dispositivo de conmutacion asociado con la llnea de energla si el contador de falla supera un llmite de falla predeterminado.

De acuerdo con otro aspecto, la presente divulgacion se dirige hacia un metodo para identificar y rechazar senales de falla no de arco asociadas con un circuito de distribucion de energla. El metodo puede incluir monitorizar senales de energla asociadas con una llnea de energla y filtrar las llneas de energla para producir una senal de alta frecuencia y una senal de baja frecuencia. Una senal de mascara puede generarse basandose en la senal de baja frecuencia generando una senal de mascara y la senal de alta frecuencia puede analizarse para atraer una porcion de banda ancha de la senal de alta frecuencia. Un numero de casos en que la porcion de banda ancha de la senal de alta frecuencia cruza un nivel de umbral pueden contarse. Si el numero de casos en que la porcion de banda ancha cruza el nivel de umbral supera un llmite de cruce de umbral, la porcion de banda ancha de la senal de alta frecuencia puede rechazarse.

De acuerdo con otro aspecto adicional, la presente divulgacion se dirige hacia un metodo de autoensayo asociado con un dispositivo de deteccion de falla de arco. El metodo puede incluir realizar una comprobacion de procesador, por lo que uno o mas componentes de software y/o hardware asociados con un procesador se analizan para determinar si el procesador opera con especificaciones predefinidas. Una senal de confirmation de estado puede proporcionarse a un monitor de salud asociado con el microprocesador. Si la senal de confirmacion no se recibe mediante el monitor de salud dentro de un intervalo apropiado, el procesador puede reiniciarse. Si, despues del reinicio, el procesador falla al responder, entonces puede generarse una senal de disparo.

De acuerdo con otro aspecto adicional, la presente divulgacion se dirige hacia un metodo de autoensayo asociado con el dispositivo de deteccion de falla de arco. Una vez que el proceso de autoensayo se ha iniciado, unas senales de ensayo de RF, CA, falla a tierra y de falla diferencial pueden generarse y suministrarse a una porcion de monitorizacion de salud del circuito de deteccion de falla de arco. Unos datos indicativos de las salidas asociadas con uno o mas componentes del circuito de deteccion de falla de arco pueden recogerse y analizarse basandose en especificaciones operativas predefinidas asociadas con cada componente. Basandose en el analisis, una senal de disparo puede generarse y un indicador de fallo de ensayo puede proporcionarse si uno o mas de los componentes fallan al cumplir las especificaciones operativas predefinidas.

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente divulgacion se dirige hacia un sistema de deteccion de falla de arco que incluye un sistema de notification de estado para proporcionar senales indicativas del estado del dispositivo de deteccion de fallo de arco. El sistema puede incluir un alojamiento y un modulo para detectar fallas de arco asociado con un sistema de distribucion de energla. El modulo puede estar dispuesto sustancialmente dentro del alojamiento y puede proporcionar una senal de salida optica asociada con el estado del modulo. El sistema tambien puede incluir uno o mas elementos de gula de ondas opticos acoplados comunicativamente al modulo y adaptados para recibir la senal de salida optica y encaminar la senal de salida optica a una superficie del alojamiento. Los uno o mas elementos de gula de ondas opticos pueden componerse sustancialmente de materiales no conductivos.

De acuerdo con otro aspecto adicional, la presente divulgacion se dirige hacia un sistema de deteccion de falla de arco en serie que comprende un modulo ASIC adaptado para acoplarse a un circuito de energla electrica y un procesador acoplado comunicativamente al modulo ASIC. El modulo ASIC puede configurarse para recibir una porcion de banda ancha de una porcion de alta frecuencia de una senal electrica y sincronizar la porcion de banda ancha con una senal de mascara. La senal de mascara puede corresponderse con una frecuencia fundamental de una porcion de baja frecuencia de la senal electrica. El modulo ASIC tambien puede configurarse para generar una primera senal de cruce de umbral si la magnitud de la porcion de banda ancha es mayor que o igual al primer nivel de umbral dentro de una porcion no cero de la senal de mascara y generar una segunda senal de cruce de umbral si

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la magnitud de la porcion de banda ancha es menor que el primer nivel de umbral dentro de una porcion no cero de la senal de mascara. El procesador puede configurarse para recibir primeras y segundas senales de cruce de umbral desde el modulo ASIC. El procesador puede incrementar un valor de recuento de falla mediante un primer Indice de recuento en respuesta a la primera senal de cruce de umbral y disminuir el valor de recuento de falla mediante un primer Indice de recuento en respuesta a la segunda senal de cruce de umbral. El procesador puede generar una senal de disparo si el valor de recuento de falla supera un valor de umbral.

De acuerdo con otro aspecto adicional, la presente divulgacion se dirige hacia una combinacion de sistema de deteccion de falla a tierra/falla de arco, que comprende un alojamiento y un modulo de procesamiento analogico, un procesador acoplado comunicativamente al modulo de procesamiento analogico, un modulo de deteccion de falla de arco paralela y un modulo de deteccion de falla diferencial, cada uno de los cuales esta dispuesto dentro del alojamiento. Ademas, cada uno del modulo de procesamiento analogico, modulo de deteccion de falla de arco paralela y modulo de deteccion de falla diferencial puede adaptarse para acoplarse, ya sea directa o indirectamente (a traves de uno o mas de otros componentes) a un circuito de energla electrica. El modulo de procesamiento analogico puede configurarse para recibir una porcion de banda ancha de la porcion de alta frecuencia de una senal electrica y sincronizar la porcion de banda ancha con una senal de mascara; la senal de mascara se corresponde con una frecuencia fundamental de una porcion de baja frecuencia de la senal electrica. El modulo de procesamiento analogico tambien puede configurarse para generar una primera senal de cruce de umbral si la magnitud de la porcion de banda ancha es mayor que o igual a un primer nivel de umbral dentro de una porcion no cero de la senal de mascara, y generar una segunda senal de cruce de umbral si la magnitud de la porcion de banda ancha es menor que el primer nivel de umbral dentro de la porcion no cero de la senal de mascara. El procesador puede configurarse para recibir primeras y segundas senales de cruce de umbral desde el modulo de procesamiento analogico. El procesador tambien puede configurarse para incrementar un valor de recuento de falla mediante un primer Indice de recuento en respuesta a la primera senal de cruce de umbral y disminuir el valor de recuento de falla mediante un primer Indice de recuento en respuesta a la segunda senal de cruce umbral. El procesador puede generar una senal de disparo de falla de arco en serie si el valor de recuento de falla supera un valor de umbral. El modulo de deteccion de falla de arco paralela puede configurarse para monitorizar un nivel de corriente asociado con una porcion de baja frecuencia de la senal electrica y generar una senal de disparo de falla de arco paralela si una magnitud del nivel de corriente de la porcion de baja frecuencia de la senal electrica supera un nivel de corriente de umbral. De manera similar, el modulo de deteccion de falla diferencial puede configurarse para monitorizar un nivel de corriente diferencial entre una porcion de baja frecuencia de la senal electrica asociada con una llnea caliente y una llnea neutral y generar una senal de disparo de falla diferencial si una magnitud del nivel de corriente diferencial supera un nivel de corriente diferencial de umbral.

De acuerdo con otro aspecto adicional, la presente divulgacion se dirige hacia metodos y procesos que se configuran para detectar e interrumpir condiciones de falla de arco para mitigar potencialmente ciertos efectos de estas condiciones tales como incendios o danos en las propiedades. Estos metodos se adaptan no solo para detectar estas condiciones en un amplio intervalo de escenarios operativos normales sino tambien para evitar eficazmente inconvenientes que pueden limitar los metodos existentes de determinacion de arco tales como, por ejemplo, una falsa de identificacion de condiciones de no formation de arco electrico como condiciones de formation de arco electrico (por ejemplo, esquemas de comunicacion de llnea de energla como Homeplug® u otros sistemas de comunicacion de llnea de energla de banda ancha (BPL), falsa identificacion de condiciones de formacion de arco electrico como condiciones de no formacion de arco electrico (por ejemplo, cargas de “mascara” que pueden algunas veces cambiar las caracterlsticas en la llnea lo suficiente para afectar al rendimiento del sistema de deteccion de arco), e incrementos repentinos en el ruido de la banda ancha debido a determinadas cargas (por ejemplo, inicio “en frlo” de conmutadores de atenuacion, formacion de arco electrico debido a conmutacion de cepillos en ciertos aparatos, etc).

Los objetos y ventajas adicionales de la invention se expondran en parte y la description que sigue, y en parte seran obvias a partir de la descripcion, o pueden aprenderse por la practica de la invencion. Los objetos y ventajas de la invencion se realizaran y lograran mediante los elementos y combinaciones particularmente senaladas en las reivindicaciones adjuntas. Debe entenderse que tanto la descripcion general anterior como la descripcion detallada siguiente son ejemplares y unicamente explicativas y no limitan la invencion, tal como se reivindica.

Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y son una parte constitutiva de la memoria descriptiva, ilustran varias realizaciones de la invencion y junto con la descripcion sirven para explicar los principios de la invencion.

La Figura 1 proporciona una ilustracion que representa un dispositivo interruptor de circuito divulgado ejemplar consistente con las realizaciones divulgadas;

la Figura 2 proporciona una representation esquematica de una combinacion divulgada ejemplar de un dispositivo de interruptor de circuito de falla a tierra/interruptor de circuito de falla de arco consistente con las realizaciones divulgadas;

la Figura 2A proporciona una representacion esquematica de un circuito de deteccion de falla a tierra divulgado

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ejemplar usado en un dispositivo de interruptor de circuito de falla consistente con las realizaciones divulgadas;

la Figura 3 proporciona un diagrama de flujo que representa un metodo divulgado ejemplar de deteccion de falla de arco consistente con las realizaciones divulgadas que puede implementarse por el dispositivo de la Figura 2;

la Figura 4 proporciona un diagrama de flujo que representa un metodo divulgado ejemplar de deteccion de falla de arco que usa analisis de pendiente consistente con las realizaciones divulgadas;

la Figura 5A ilustra una senal de corriente CA normal que puede asociarse con un circuito de energla electrica;

la Figura 5B ilustra una senal de corriente CA ejemplar que incluye una actividad de falla de arco o similar a falla de arco;

la Figura 5C ilustra una senal de mascara de cruce por cero que puede usarse para analizar la presencia de actividad de falla de arco en serie presente en el circuito de energla electrica;

la Figura 6A ilustra una senal RSSI ejemplar asociada con una condicion ejemplar de falla de arco en serie, generada de acuerdo con las realizaciones divulgadas;

la Figura 6B ilustra la senal RSSI de la Figura 6A que se ha corregido para compensar la actividad que se ha detectado dentro de la region de cruce por cero;

la Figura 6C ilustra un estado ejemplar de un valor de recuento de falla basandose en el analisis de la senal RSSI corregida de la Figura 6B;

la Figura 7A ilustra una senal RSSI ejemplar asociada con una senal de molestia ejemplar, generada de acuerdo con las realizaciones divulgadas;

la Figura 7B ilustra la senal RSSI de la Figura 7A que se ha corregido para compensar la actividad que se ha detectado dentro de la region de cruce por cero;

la Figura 7C ilustra un estado ejemplar de un valor de recuento de falla basandose en el analisis de la senal RSSI corregida de la Figura 7B;

la Figura 8A ilustra otra senal RSSI ejemplar asociada con una senal de molestia ejemplar, generada de acuerdo con las realizaciones divulgadas;

la Figura 8B ilustra la senal RSSI de la Figura 8A que se ha corregido para compensar la actividad que se ha detectado dentro de la region de cruce por cero;

la Figura 8C ilustra la primera derivada de la senal RSSI de la Figura 8B, generada de acuerdo con las realizaciones divulgadas;

la Figura 8D ilustra un estado ejemplar de un valor de recuento de falla basandose en el analisis de la senal RSSI a la vista de las tecnicas de analisis de pendiente derivada consistentes con las realizaciones divulgadas;

la Figura 9 proporciona un diagrama de flujo que representa un metodo ejemplar asociado con un proceso para ensayar el dispositivo de la Figura 1; y

la Figura 10 proporciona un diagrama de flujo que representa otro metodo ejemplar asociado con un proceso para ensayar el dispositivo de la Figura 1.

Ahora se hara referencia en detalle a las realizaciones ejemplares de la divulgacion, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos adjuntos. Donde sea posible, los mismos numeros de referencia se usaran a traves de los dibujos para referirse a las mismas partes o similares.

La Figura 1 proporciona un diagrama de un dispositivo de interrupcion de circuito de falla de arco (AFCI) 100 ejemplar. Este dispositivo puede adaptarse para su uso en cualquier entorno de sistema de energla comercial y/o residencial y puede configurarse para detectar fallas de arco, incluyendo tanto fallas de llnea (es decir, formacion de arco electrico de tipo paralelo entre llneas) como fallas de contacto (es decir, formacion de arco electrico de tipo en serie en la misma llnea debido a discontinuidad electrica en el conductor) que pueden estar presentes en un circuito de energla asociado con el sistema de energla. El dispositivo 100 tambien puede configurarse para detectar fallas a tierra que ocurren en o de otra manera asociadas con un circuito de distribucion de energla. Se contempla que el

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dispositivo 100 puede incluir uno o mas circuitos y subsistemas para implementar un proceso para detectar fallas de arco paralelas y en serie, fallas a tierra y/o fallas diferenciales entre lineas calientes y neutrales.

Tal como se ilustra en la Figura 1, el dispositivo 100 puede incluir un alojamiento 101 para comprender circuitos de deteccion de falla y subsistemas, un accionador 102 para disparar y/o reiniciar un dispositivo de interrupcion de circuito, un boton 103 para iniciar manualmente un proceso de autoensayo y una pantalla 104 para enviar information de estado, salud y/o falla asociada con el dispositivo 100. Se contempla que el dispositivo 100 puede incluir elementos adicionales, diferentes y/o menos que los antes enumerados. Por ejemplo, el dispositivo 100 puede incluir una interfaz (no se muestra) adaptada para acoplar comunicativamente un dispositivo electronico (por ejemplo, una herramienta de diagnostico para descargar informacion de falla) a los circuitos y subsistemas de deteccion de falla del dispositivo 100. Esta interfaz puede incluir cualquier tipo de interfaz electronica adaptada para transferir informacion desde un sistema electronico a otro tal como, por ejemplo, un bus en serie, un bus paralelo, una interfaz USB o Firewire, o cualquier otro tipo de interfaz de comunicacion adecuada. Esta interfaz puede facilitar la subida y descarga de informacion (por ejemplo, datos de eventos de falla, datos de autoensayo, actualizaciones de software y/o firmware, rutinas de software, etc.) hacia y desde el dispositivo 100.

La pantalla 104 puede incluir uno o mas dispositivos visuales, de audio o audiovisuales adaptados para proporcionar informacion de estado y/u operativa asociada con el dispositivo 100. De acuerdo con una realization, la pantalla 104 puede incluir una o mas guias de onda opticas 105 acopladas con LED asociados con uno o mas circuitos y subsistemas del dispositivo 100.

Las guias de ondas opticas 105 pueden comprender material dielectrico y pueden adaptarse para encaminar senales LED generadas por uno o mas dispositivos dentro del alojamiento 100 a la superficie del alojamiento 100 para la visualization por un usuario externo. Al utilizar guias de ondas opticas dielectricas (en lugar de llevar los LED directamente a la superficie del alojamiento del dispositivo), los subsistemas y circuitos electricos asociados con el dispositivo 100 pueden aislarse electricamente de los usuarios, limitando por tanto la transferencia de carga electrica entre los componentes electronicos internos del dispositivo 100 y un usuario. Como se ilustra en la Figura 1, las guias de ondas opticas pueden configurarse en cualquier numero de formas y tamanos que puedan ser apropiados para encaminar la luz generada por los LED internos a la superficie del alojamiento 100. Se contempla ademas que unos LED adicionales o menos y/o dispositivos de guias de ondas pueden usarse. Por consiguiente, el numero de dispositivos de representation mostrados en la Figura 1 es solo ejemplar y no pretende ser limitativo.

Se contempla ademas que la pantalla 104 puede incorporar diferentes tecnicas de representacion de las ilustradas en la Figura 1. Por ejemplo, la pantalla 104 puede incorporar una pantalla numerica, alfanumerica y/o de LED simbolica adaptada para generar un numero de diferentes indicios codificados para mostrar informacion asociada con el dispositivo 100.

Los LED asociados con la pantalla 104 pueden adaptarse para mostrar cualquier tipo de informacion generada por el dispositivo 100. Por ejemplo, los LED pueden representar una senal de pulsaciones periodicas tras completar cada iteration de uno o mas procesos de autoensayo y ensayos de microprocesador. Al proporcionar senales de estado de esta manera, los LED pueden mostrar una indication “en tiempo real” de que el dispositivo esta funcionando de acuerdo con las especificaciones predeterminadas. Ademas, los LED pueden configurarse para mostrar las ultimas condiciones de falla conocidas despues de reiniciar el dispositivo tras haber registrado una falla (despues de la restauracion de energia), proporcionando por tanto al usuario un codigo predeterminado correspondiente con el tipo de falla detectada (falla de arco en serie, falla de arco paralela, etc.), ya fuera resultado la falla de un proceso de ensayo que ha fallado o cualquier otro tipo de informacion relacionada con el estado del dispositivo 100.

El dispositivo 100 puede acoplarse electricamente a un circuito de distribution de energia y configurarse para monitorizar senales de energia asociadas con el circuito. La senal de energia, tal como el termino se usa en el presente documento, se refiere a cualquier tipo de senal que puede estar presente en un circuito electrico. Las senales de energia pueden incluir tanto senales de frecuencia baja como de frecuencia alta. Los ejemplos no limitativos de las senales de baja frecuencia incluyen senales de corriente CA que suministran energia desde una fuente (por ejemplo, alimentation de energia residencial) a una carga, senales de energia CC u otros tipos de senales de baja frecuencia. Los ejemplos no limitativos de senales de alta frecuencia incluyen senales de sistema de alarma residencial; senales de medios satelite o de emision (UHF, VHF, AM, FM, etc.); senales de comunicacion; ruido de aparatos; senales RF, de microondas y de ondas de milimetros. En general, para los fines de la presente divulgation, las senales de alta frecuencia se refieren a cualquier senal de banda ancha o banda estrecha con al menos un componente de frecuencia mayor de 1 MHz.

La Figura 2 proporciona un diagrama esquematico que ilustra configuraciones ejemplares del circuito y subsistema asociados con el dispositivo 100. Tal como se explica, el dispositivo 100 puede incluir uno o mas circuitos y subsistemas para monitorizar senales electricas, identificar condiciones de falla asociadas con las senales electricas, accionar un dispositivo de interrupcion de circuito para mitigar los efectos de las condiciones de falla y realizar una o mas funciones de automonitorizacion para asegurar el funcionamiento apropiado del dispositivo 100. De acuerdo con una realizacion ejemplar, el dispositivo 100 puede incluir uno o mas circuitos integrados de aplicacion especifica

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(ASIC) 110 acoplados a un microprocesador 150. Se contempla que unos componentes adicionales, menos y/o diferentes pueden asociarse con el dispositivo 100. Por ejemplo, aunque las realizaciones ejemplares pueden describirse en relacion con una combinacion de un sistema de microprocesador/ASIC, los expertos en la materia reconoceran que algunos procesos y metodos pueden realizarse por completo en un sistema basado en microprocesador, eliminando la necesidad del circuito ASIC. Deberla apreciarse, sin embargo, que diferentes configuraciones pueden no poseer los beneficios de coste conseguidos por un sistema de combinacion de ASIC/microprocesador. Ademas, al incluir multiples dispositivos de procesamiento (por ejemplo, ASIC y microprocesador), el sistema puede soportar las caracterlsticas redundantes de seguridad, que pueden ser particularmente ventajosas en dispositivos de interrupcion de circuito. Ademas, multiples elementos de procesamiento pueden proporcionar caracterlsticas de ensayo en las que uno o mas elementos de procesamiento pueden adaptarse para ensayar uno o mas de otros elementos de procesamiento, proporcionando una capa de redundancia de ensayo que puede no estar disponible en los esquemas de deteccion que emplean solo un unico dispositivo de procesamiento.

El ASIC 110 puede incluir uno o mas dispositivos para realizar operaciones aslncronas (independientes del tiempo) asociadas con el dispositivo 100. Por ejemplo, el ASIC 110 puede incluir dispositivos para preparar o condicionar una senal para el analisis slncrono (dependiente del tiempo) mediante el microprocesador 150. El ASIC 110 puede incluir, entre otras cosas, un sistema de extremo delantero RF 120, un sistema de condicionamiento de corriente CA 130, logica de procesamiento analogica 131, un sistema de deteccion de falla de arco paralela 132, un sistema de deteccion de falla a tierra 134, un sistema de deteccion de falla diferencial 136 y un sistema 138 para monitorizar la salud y/o el estado del microprocesador 150. El ASIC 110 tambien puede incluir uno o mas circuitos o sistemas adaptados para ensayar una o mas porciones del dispositivo 100 incluyendo, por ejemplo, un generador de ruido RF 140, un oscilador de senal de ensayo CA 142, un oscilador de falla a tierra 144 y un sistema logico 146 para recoger y procesar senales de ensayo. El ASIC 110 puede acoplarse comunicativamente a un acoplador RF 107 y un sensor de corriente CA 109, cada uno de los cuales puede adaptarse para monitorizar y extraer porciones particulares de senales de energla recogidas desde uno o mas circuitos de energla electrica. El ASIC 110 tambien puede acoplarse comunicativamente al microprocesador 150 y adaptarse para comunicar datos con el microprocesador 150 para facilitar la ejecucion de procesos y funciones asociadas con la deteccion de fallas de acuerdo con los metodos descritos en el presente documento.

El acoplador RF 107 puede incluir uno o mas dispositivos para recoger datos de alta frecuencia asociados con un circuito de energla. El acoplador RF 107 puede incluir un transformador de acoplamiento de alta frecuencia usado para recoger senales de alta frecuencia desde una llnea de energla CA. Como alternativa, el acoplador RF 107 puede incluir un sensor RF o transformador que recoge y distribuye senales RF recogidas desde una fuente de senal. De acuerdo con una realization ejemplar, el acoplador RF 107 puede incluir un nucleo electronico o un sensor RF de ferrita de forma toroidal. Se contempla que el acoplador RF 107 puede incluir un condensador de bloqueo CC o un dispositivo de filtro de paso alto que permite el paso de senales de alta frecuencia, mientras rechaza senales de baja frecuencia. Ademas, se contempla que aunque ciertas realizacion ejemplares describen senales como "RF", este termino puede incluir otros tipos de senales de alta frecuencia (>1 MHz) tal como, por ejemplo, senales UHF, VHF, AM, FM, microondas, ondas de millmetros o cualquier otro tipo de senal de alta frecuencia.

Un sensor de corriente CA 109 puede incluir uno o mas dispositivos adaptados para monitorizar la corriente CA suministrada a una carga asociada con un circuito de distribution de energla. El sensor de corriente CA 109 puede incluir uno o mas dispositivos de monitorizacion configurados para generar una senal representativa proporcional a la corriente de carga suministrada a una o mas ramificaciones de un circuito de energla. El sensor de corriente CA 109 puede incluir un transformador acoplado a una llnea electrica. Adicionalmente o como alternativa, el sensor de corriente CA 109 puede comprender una correa metalica de impedancia conocida en serie con la carga que proporciona una senal de salida indicativa de la corriente que viaja a traves de la llnea. Opcionalmente, el sensor de corriente CA 109 puede incluir un sensor de temperatura u otro dispositivo de compensation de temperatura (no se muestra), adaptado para ajustar la senal de salida basandose en la temperatura monitorizada de la llnea de carga.

El sistema de extremo delantero RF 102 puede incluir cualquier tipo de receptor adaptado para discriminar senales RF de banda estrecha de senales RF de banda ancha. El sistema de extremo delantero RF 102 puede incluir, por ejemplo, un receptor heterodino o superheterodino adaptado para recibir una senal RF e identificar los componentes espectrales de la senal RF a una frecuencia particular de interes. Esto puede lograrse mezclando la senal de RF recibida con una frecuencia predeterminada (frecuencia LO) para identificar las una o mas senales que incluyen un componente sustancialmente en una frecuencia intermedia (es decir, diferencia). Para identificar senales que pueden tener contenido espectral en diferentes frecuencias RF, la frecuencia LO puede barrerse, reproduciendo por tanto el contenido espectral de la senal RF a la frecuencia intermedia fija.

El sistema de extremo delantero RF 102 puede eliminar, filtrar y/o rechazar cualquier portion de la senal RF que esta fuera de la frecuencia intermedia. Como resultado, las senales que no son sustancialmente de banda ancha pueden descalificarse mediante el sistema de extremo delantero RF 120. El sistema de extremo delantero RF 120 puede configurarse para enviar una senal de indication de fuerza de senal recibida (RSSI) indicativa de la energla del contenido de senal de banda ancha restante (es decir, las senales de banda ancha que restan en la frecuencia

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intermedia). Un sistema de extremo delantero RF ejemplar se describe en la Patente de Estados Unidos con N. ° 5.729.145 presentada el 17 de marzo de 1998 de Blades, que se incorpora en el presente documento mediante referencia en su totalidad.

El sistema de acondicionamiento de corriente CA 130 puede incluir uno o mas dispositivos adaptados para generar una senal indicativa de la corriente de carga asociada con una ramificacion del sistema de distribucion de energla. Por ejemplo, el sistema de acondicionamiento de corriente CA 130 puede incluir un sensor o transformador adaptado para generar una senal representativa que es proporcional a la corriente de carga de baja frecuencia. Tambien se contempla que el sistema de acondicionamiento de corriente CA 130 puede adaptarse para recibir una o mas senales de ensayo indicativas de una corriente de carga simulada como parte de un proceso de autoensayo asociado con el dispositivo 100.

La logica de procesamiento analogica 131 puede incluir uno o mas dispositivos logicos configurados para analizar senales proporcionadas por el sistema del extremo delantero RF 120 y el sistema de acondicionamiento de senal de corriente CA 130. Basandose en el analisis de la senal, la logica de procesamiento analogica 131 puede generar senales digitales apropiadas para el analisis de la falla de arco en serie mediante el microprocesador 150.

De acuerdo con una realizacion, la logica de procesamiento analogica 131 puede adaptarse para monitorizar la senal de RSSI enviada por el sistema de extremo delantero RF 120 y establecer, basandose en la senal RSSI, umbrales superior e inferior para el uso durante el analisis de la senal RSSI para la deteccion de falla de arco en serie. La logica de procesamiento analogica 131 puede configurarse para identificar la magnitud de la senal RSSI en relacion con cada uno de los umbrales superior e inferior. Por ejemplo, la logica de procesamiento analogica 131 puede determinar posteriormente cuando la magnitud de la senal RSSI esta por debajo tanto del nivel del umbral inferior como superior pero por encima de un nivel de intervalo dinamico mlnimo. De manera similar, la logica de procesamiento analogica puede configurarse para determinar cuando la magnitud de la senal RSSI esta por encima de un nivel de umbral inferior pero es menor que un umbral superior. Adicionalmente, la logica de procesamiento analogica 131 puede determinar cuando la magnitud de la senal RSSI esta por encima del umbral superior. Finalmente, la logica de procesamiento analogica 131 puede determinar cuando la magnitud de la senal RSSI es menor que un nivel de intervalo dinamico mlnimo, lo que indica que el nivel RSSI es demasiado bajo para detectarse de manera fiable dentro del intervalo de sensibilidad de uno o mas de los componentes de la logica de procesamiento analogica 131. La logica de procesamiento analogica 131 puede generar una senal digital unica para cada una de las condiciones de senal RSSI antes descritas, y proporcionar la senal digital al microprocesador 150.

Adicionalmente, la logica de procesamiento analogica 131 puede tambien configurarse para calcular la primera derivada de la senal RSSI y analizar la primera derivada de la senal RSSI para determinar si la magnitud de la senal exhibe las caracterlsticas de tiempo e Indice de cambio asociadas con una falla de arco en serie. De acuerdo con una realizacion, la logica de procesamiento analogica 131 puede estimar la primera derivada de la senal RSSI estimando la pendiente de la RSSI usando al menos la aproximacion de encaje de mlnimos cuadrados. La logica de procesamiento analogica 131 puede entonces determinar si, para un medio ciclo particular bajo analisis, la pendiente asociada con la derivada de la senal RSSI cumple una referencia de pendiente y/o niveles de umbral de pendiente indicativos de una condicion de falla de arco en serie. Si una o mas de las anteriores condiciones se cumplen, la logica de procesamiento analogica 131 puede proporcionar una senal al microprocesador 150 para un analisis de falla adicional.

La logica de procesamiento analogica 131 tambien puede adaptarse para monitorizar la corriente de carga CA y proporcionar senales para rastrear los cruces por cero asociados con la corriente de carga. Por ejemplo, la logica de procesamiento analogica 131 puede generar una senal de mascara de cruce por cero basandose en la corriente de carga CA. La logica de procesamiento analogica 131 puede analizar una senal representativa de la corriente de carga CA desde la llnea para generar una senal de mascara de onda cuadrada que representa las regiones "de cruce por cero interior" y "cruce por cero exterior". La senal de mascara se asigna un estado de logica bajo (p. ej., logica “0”) durante la transicion de la senal CA sinusoidal desde la amplitud positiva a la amplitud negativa. De manera similar, la senal de mascara se asigna a un estado de logica alto (p. ej., logica "1") cuando la corriente de carga CA esta fuera de esta region. La region de cruce por cero puede definirse como una region de tiempo limitado (o mencionarse) alrededor del tiempo donde el valor de la corriente de carga CA es cero.

Ya que la formation de arco electrico paralela puede caracterizarse generalmente por interrupciones en la corriente de carga seguidas por incrementos drasticos y repentinos en la corriente de llnea, el sistema de deteccion de falla de arco paralela 132 puede adaptarse para identificar estas caracterlsticas en un circuito de distribucion de energla. Ademas, ya que estos tipos de fallas resultan a menudo de la formacion de arco electrico aleatoria entre conductores proximales (en oposicion al contacto de llnea directa), su duration puede ser suficientemente corta como para prohibir su identification por una tecnologla de disyuntor convencional. Por consiguiente, existe la necesidad de identificar rapidamente y mitigar estos tipos de arcos para evitar una formacion de arco electrico persistente.

Por consiguiente, el sistema de deteccion de falla de arco paralela 132 puede configurarse para detectar arcos

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asociados con fallas de ilnea neutral o ilnea a tierra que son tlpicamente lo suficientemente cortas de duracion como para no disparar un disyuntor convencional. El sistema de deteccion de falla de arco paralela puede adaptarse para detectar rapidos incrementos en la amplitud de corriente y dispararse dentro de unos pocos medios ciclos de deteccion de la condicion. El sistema de deteccion de falla de arco paralela 132 puede incluir, entre otras cosas, el circuito de acondicionamiento de corriente CA (no se muestra), un sensor de temperatura o dispositivo de compensation de temperatura (no se muestra), un circuito de control de nivel de umbral (no se muestra), un circuito de discrimination de falla de arco (no se muestra), un detector de evento de senal grande (no se muestra) y un circuito de discriminacion de nivel de falla diferencial (no se muestra).

Un circuito de acondicionamiento de corriente CA puede incluir un amplificador y un circuito de rectification de onda completa configurado para preparar la corriente CA para un analisis de media onda mediante el sistema de deteccion de falla de arco paralela 132.

El sensor de temperatura (o dispositivo de compensacion de temperatura) y el circuito de control de nivel de umbral pueden cooperar para ajustar los uno o mas niveles de umbral basandose en la temperatura de la llnea. Los expertos en la materia reconoceran que, ya que la resistividad se incrementa a medida que la temperatura del conductor se incrementa, la corriente detectada por el sensor de corriente puede ser menor que la corriente actual que fluye a traves del conductor (debido a la calibration del sensor a condiciones "nominales”). Por consiguiente, el circuito de control de nivel de umbral puede ajustar automaticamente el nivel de disparo del umbral paralelo para compensar la temperatura de la llnea determinada por el sensor de temperatura.

El circuito de discriminacion de falla de arco, el detector de eventos de senal grande y el circuito de discriminacion de nivel de falla diferencial pueden cooperar para proporcionar un sistema adaptativo que monitoriza la corriente de llnea y determina si la corriente supera un umbral de disparo para una cantidad predeterminada de tiempo (que puede establecerse basandose en el nivel de corriente). Si la corriente supera un nivel de umbral de disparo para el periodo de tiempo predeterminado, una senal de disparo puede generarse y transmitirse al microprocesador 150 afectando a una interruption en el circuito electrico. Si el interruptor de circuito se reinicia posteriormente, el tipo de condicion de falla se mostrara en los dispositivos LED sin impactar en el funcionamiento normal del dispositivo.

Como alternativa, si la corriente supera un umbral de disparo, pero no mantiene el nivel de corriente durante la duracion necesaria para iniciar un evento de disparo, el evento puede registrarse. Si el evento es persistente, uno o mas niveles de umbral pueden ajustarse para descender el umbral requerido para iniciar una interrupcion en el circuito. Una indication de estado puede proporcionarse para notificar al usuario que una condicion potencialmente problematica puede existir en el circuito, aunque las condiciones de falla pueden no haberse cumplido.

El sistema de deteccion de falla a tierra 134 puede incluir un sensor de transmisor neutral a tierra y un sensor de receptor de falla a tierra. Estos sensores pueden ser dispositivos de deteccion de corriente de tipo toroide que monitorizan tanto los conductores de llnea como neutrales. Una condicion de falla neutral a tierra forma una trayectoria magnetica que pasa a traves del toroide neutral a tierra. Esto permite que el toroide neutral a tierra induzca una onda oscilatoria tanto en el conductor de llnea como en el conductor neutral. Sin embargo, la corriente inducida solo puede fluir en el cable neutral debido a la trayectoria de falla neutral a tierra. El desequilibrio de corriente entre los cables de llnea y neutral se detecta mediante el toroide de falla a tierra diferencial. En respuesta a este desequilibrio de corriente, una senal de disparo de falla a tierra puede proporcionarse en el circuito de disparo del disyuntor (p. ej., excitador SCR). Una realization ejemplar del sistema de deteccion de falla a tierra se ilustra en la Figura 2A.

El sistema de deteccion de falla diferencial 136 puede adaptarse para monitorizar la corriente neta entre una llnea primaria y una llnea neutral, y comparar la corriente neta con la senal de corriente de carga CA. Si la comparacion indica que la diferencia entre la corriente neta de llnea a neutral es inconsistente con una corriente de carga mediante una cantidad aceptable predeterminada (que puede ser indicativa de una filtration de corriente en el sistema de distribucion), una falla diferencial puede detectarse y una senal de disparo puede generarse.

Los expertos en la materia reconoceran que el sistema de deteccion de falla a tierra y el sistema de deteccion de falla diferencial pueden combinarse a una unica unidad. Como alternativa, en algunas situaciones donde la protection de falla a tierra no es requerida o deseada por un usuario, el sistema de protection de falla a tierra 134 puede desconectarse o deshabilitarse (p. ej., por medio de un conmutador selector (no se muestra)).

El sistema de monitorizacion de salud 138 puede incorporar cualquier dispositivo adaptado para recibir periodicamente una indicacion de estado desde el microprocesador 150 y generar una respuesta si la indicacion de estado es inconsistente con un estado predeterminado. La indicacion de estado puede incluir, por ejemplo, una senal de pulsation que se proporciona mediante el microprocesador a intervalos predeterminados. Cada senal de pulsation puede indicar que los sistemas asociados con el microprocesador 150 se han "comprobado" y son totalmente operativos. Si la indicacion de estado se retrasa o no se recibe por el sistema 138 de acuerdo con el programa predeterminado, el sistema 138 puede reiniciar el microprocesador 150. Si el problema persiste, el sistema 138 puede generar una senal de disparo y registrar un codigo de problema indicativo de la presencia de un error de

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microprocesador potencial.

El microprocesador 150 puede incluir uno o mas dispositivos adaptados para recibir senales de datos procesados asociados con el analisis de frecuencia alta y baja realizado por el ASIC 110 y analizar los datos para identificar la presencia de una o mas condiciones de falla de arco en serie. Tal como se ilustra en la Figura 2, el microprocesador 150 puede incluir un sistema de deteccion de falla de arco en serie 151, un circuito de antirrebote de mascara de cruce por cero (ZC) 152, un circuito de monitor de ensayo ASIC 153 y un circuito logico LED 154.

El sistema de deteccion de falla de arco en serie 151 puede adaptarse para recibir una pluralidad de senales digitales desde el ASIC 110 y analizar estas senales para determinar la presencia de falla de arco en serie en la llnea. De acuerdo con una realizacion ejemplar, el sistema de deteccion de falla de arco en serie 151 puede comparar las senales recibidas con una senal de mascara indicativa de una onda cuadrada que se corresponde con la corriente de carga. Basandose en la comparacion, el sistema de deteccion de falla de arco en serie 151 puede identificar y filtrar (o descalificar de otra manera) las senales que no se corresponden con las senales de falla de arco en serie. Una vez que las senales de falla de arco en serie potenciales se han aislado, el sistema de deteccion de falla de arco en serie 151 puede emplear una funcion de recuento ponderada para identificar las fallas de arco en serie de entre las senales de ruido de banda ancha.

El circuito antirrebote de mascara ZC 152 puede adaptarse para recibir una senal de mascara ZC desde el ASIC 110 y filtrar o aislar el ruido asociado con la senal de mascara. Por ejemplo, el circuito antirrebote de mascara ZC 152 puede incluir uno o mas filtros para retirar componentes de frecuencia anormales y/o superfluos de la senal de mascara. Adicionalmente y/o como alternativa, el circuito antirrebote de mascara ZC 152 puede incluir un alisador exponencial o algoritmo de promediado adaptado para retirar cualquier "fluctuacion" o ruido que pueda haberse inyectado en la senal. Unos componentes adicionales y/o diferentes a los anteriormente enumerados pueden emplearse para filtrar el ruido desde y/o suavizar la senal de mascara.

El monitor de ensayo ASIC 153 puede configurarse para iniciar, monitorizar y registrar resultados asociados con un ensayo ASIC realizado por el microprocesador 150. Por ejemplo, el microprocesador 150 puede realizar un ensayo de ASIC 110 para determinar si el ASIC 110 esta operativo de acuerdo con predeterminados parametros de sistema. El monitor de ensayo ASIC 153 tambien puede adaptarse para monitorizar y registrar los resultados del ensayo, iniciar el ensayo ASIC y suprimir temporalmente las operaciones de deteccion de falla de arco asociadas con el dispositivo 100 mientras un ensayo esta en curso (para evitar el disparo del dispositivo como resultado de la secuencia de ensayo).

La logica LED 154 puede incluir uno o mas dispositivos para mostrar codigos de estado asociados con el dispositivo 110. Se contempla que, aunque ciertas realizaciones ilustran logica de salida como un sistema de codificacion basado en LED, unos metodos adicionales y/o diferentes de notification de estado pueden implementarse tal como, por ejemplo, audio y/o una combination de senales de notificacion de audio y visuales. Tal como se explica, la pantalla 104 puede configurarse para encaminar senales generadas por la logica LED 154 a una superficie del alojamiento 110 asociada con el dispositivo 100.

El microprocesador 150 puede incluir uno o mas dispositivos de memoria para almacenar information asociada con el dispositivo 100. Los dispositivos de memoria pueden incluir cualquier tipo de dispositivo de memoria adecuado para el almacenamiento de datos asociados con operaciones del dispositivo 100. Por ejemplo, el microprocesador 150 puede incluir uno o mas registros de datos para almacenar datos indicativos del estado del dispositivo 100. De acuerdo con una realizacion, el microprocesador 150 puede adaptarse para almacenar informacion relacionada con fallas instantaneamente, en el caso de una falla detectada. Ya que el microprocesador 150 puede almacenar informacion de estado de una manera de microsegundos durante el tiempo requerido para que un accionador asociado con el dispositivo 100 interrumpa el circuito (normalmente milisegundos), los expertos en la materia reconoceran que el microprocesador 150 puede almacenar la informacion de estado en el momento del disparo, sin retrasar innecesariamente una condition de disparo para almacenar la informacion.

De acuerdo con una realizacion ejemplar, el microprocesador 150 puede incluir uno o mas dispositivos de memoria flash (no se muestran) para almacenar codigos de falla y/o informacion de estado del dispositivo. Los dispositivos de memoria flash pueden almacenar la informacion durante un perlodo de tiempo predeterminado (p. ej., 30 dlas, 60 dlas, etc.) o hasta que el dispositivo se reinicie, lo que sea mas tarde. El microprocesador 150 puede mostrar la informacion por medio de la pantalla 104 una vez que la energla se restaura en el dispositivo. Adicionalmente o como alternativa, el microprocesador 150 puede alimentarse mediante una baterla u otro suministro de energla de apoyo. Por consiguiente, el microprocesador 150 puede mostrar codigos de falla almacenados en la memoria flash, incluso en la ausencia de una conexion de energla al circuito de energla electrica.

El excitador SCR 160 puede configurarse para detectar la presencia de una o mas senales de disparo y accionar un dispositivo de conmutacion para interrumpir la conexion de circuito entre el suministro de energla y la carga. Por ejemplo, el excitador SCR 160 puede acoplarse comunicativamente a cada uno del sistema de deteccion de falla de arco en serie 151, el sistema de deteccion de falla de arco paralela 132, el sistema de deteccion de falla a tierra 134,

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el sistema de detection de falla diferencial 136, el sistema de monitorizacion de salud 146 y/o el microprocesador 150. El excitador SCR puede detectar las senales de falla desde cada uno de estos sistemas y operar un conmutador que interrumpe la conexion de circuito entre el suministro de energla y la carga, mitigando por tanto la falla y las condiciones similares a falla.

Los procesos y metodos consistentes con las realizaciones divulgadas proporcionan un dispositivo de interruption de circuito de falla de arco que puede identificar fallas de arco presentes en un sistema de distribution de energla, mientras se minimizan los disparos de molestia asociados con senales que se asemejan de cerca a las condiciones de falla de arco. Estos procesos pueden incluir metodos para establecer un sistema de recuento de falla de arco, por lo que una senal recibida se monitoriza y compara con una senal de falla de arco ideal (p. ej., senal de mascara). El sistema de recuento de fallas puede incrementarse durante periodos de fuerte correlation entre la senal ideal y la senal recibida, y puede disminuir durante periodos de baja correlacion. Una senal de disparo puede generarse si el nivel de recuento de fallas supera un umbral de falla predeterminado.

La Figura 3 proporciona un diagrama de flujo 300 que ilustra un metodo ejemplar de operation asociado con el dispositivo 100 de acuerdo con ciertas realizaciones divulgadas. Tal como se ilustra en la Figura 3, el dispositivo 100 puede monitorizar senales de llnea de energla asociadas con un circuito de energla con el que el dispositivo 100 puede conectarse (Etapa 310).

El dispositivo 100 puede separar los componentes de alta frecuencia y baja frecuencia de las senales de llnea de energla monitorizada (Etapa 320). Por ejemplo, el dispositivo 100 puede incluir un filtro de paso alto y uno de paso bajo acoplados electricamente a la llnea de energla. El filtro de paso alto puede seleccionarse con una frecuencia llmite sustancialmente mayor que 60 Hz (p. ej., 1 MHz), mientras que el filtro de paso bajo puede seleccionarse con una frecuencia llmite ligeramente superior a 60 Hz (p. ej., 90 Hz). Las senales de paso bajo pueden hacerse pasar a una portion del dispositivo 100 adaptada para determinar la presencia de condiciones de falla de arco paralela (Etapa 325).

El dispositivo 100 puede analizar la senal de alta frecuencia, identificar y rechazar una o mas porciones de la senal de alta frecuencia que son de banda estrecha, y generar una senal de indication de fuerza de senal recibida (RSSI) (Etapa 330). Por ejemplo, como se explica, el extremo delantero RF 120 puede incluir un receptor heterodino adaptado para sintonizar senales de banda estrecha a una frecuencia intermedia. Las senales de banda estrecha pueden identificarse mediante la energla espectral significativa en una o mas frecuencias discretas, con muy poco o ningun componente de frecuencia fuera de esas frecuencias discretas. Por consiguiente, estas senales de banda estrecha pueden rechazarse por el dispositivo 100, permitiendo el paso solo de senales de banda ancha para un analisis posterior. Estas senales de banda ancha pueden incluir porciones de la senal de alta frecuencia que contienen contenido espectral similar al de las fallas de arco en serie.

El dispositivo 100 puede adaptarse para generar niveles de umbral superior e inferior asociados con cada senal RSSI que se genera, basandose en la amplitud de la senal RSSI. Por ejemplo, el dispositivo 100 puede establecer un nivel de umbral inferior a un porcentaje inferior (p. ej., 25 %) de la magnitud de la senal RSSI. El nivel de umbral inferior puede determinarse como un nivel optimo apropiado para distinguir grandes caldas asociadas con la no formation de arco electrico o senales de molestia a partir de perturbaciones aleatorias asociadas con las senales de falla de arco. De acuerdo con una realization ejemplar, el nivel de umbral inferior puede establecerse en aproximadamente el 25 % de la respectiva senal RSSI.

De manera similar, el dispositivo 100 puede establecer un nivel de umbral superior en un porcentaje de la magnitud de la senal RSSI (p. ej., 62,5 %). Este nivel de umbral superior puede determinarse como un nivel optimo apropiado para distinguir relativamente pequenas caldas asociadas con la no formacion de arco electrico o senales de molestia a partir de perturbaciones aleatorias asociadas con senales de falla de arco, como es el caso con el nivel de umbral inferior. Sin embargo, el umbral superior puede establecerse para distinguir variaciones en las senales RSSI que pueden ser suficientemente pequenas en magnitud para no "accionar" el nivel de umbral inferior.

El dispositivo 100 puede generar una senal de mascara, basandose en el componente de frecuencia baja de una senal de llnea de energla (Etapa 340). La senal de mascara puede incluir, por ejemplo, una senal de onda cuadrada que corresponde a una senal de corriente de carga, donde las porciones de la senal dentro de un intervalo predeterminado de cruce por cero se asignan a un valor de mascara de logica "0", mientras que las porciones de la senal fuera del intervalo predeterminado del cruce por cero pueden asignarse a un valor de mascara de logica "1". Como reconoceran los expertos en la materia, la senal de mascara resultante incluira una onda cuadrada rectificada correspondiente a la corriente de carga. Las regiones de cruce por cero asociadas con el valor de mascara pueden usarse para rechazar senales de molestia, ya que las verdaderas fallas de arco son slncronas con la frecuencia fundamental (p. ej., 60 Hz) del circuito electrico. De esta manera, las senales que tienen grandes cantidades de contenido espectral con la region de cruce por cero son aslncronas con la frecuencia fundamental y pueden descalificarse como actividad potencial de falla de arco.

El dispositivo 100 puede comparar la senal RSSI con uno o mas niveles de umbral dentro de la region de cruce por

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cero "exterior" de la senal de mascara (es decir, la porcion de la senal de mascara asociada con la logica "1"). Aunque la senal RSSI supere un nivel de umbral inferior (Etapa 350: SI), el dispositivo 100 puede incrementar un valor de recuento de falla asociado con el microprocesador 150 (Etapa 352) mediante un primer Indice de recuento. Si un valor de recuento de falla almacenado en el contador de fallas supera un llmite de falla predeterminado (Etapa 354: SI), una senal de disparo puede generarse para accionar un dispositivo de interrupcion de circuito (Etapa 356). Como alternativa, si el valor de recuento de falla no supera el llmite de falla (Etapa 354: No), el dispositivo 100 puede volver a la etapa 310 y continuar monitorizando el circuito de distribucion de energla.

Aunque la senal RSSI es menor que el umbral inferior (Etapa 360: SI), el dispositivo 100 puede disminuir un contador de falla asociado con el microprocesador 150 (Etapa 362) mediante un primer Indice de recuento.

Ademas de monitorizar el tiempo que la magnitud de la senal RSSI esta por encima de un umbral mlnimo, el microprocesador 150 puede monitorizar el numero de veces que la magnitud de la senal RSSI cruza los umbrales superior e inferior. Especlficamente, el microprocesador 150 puede contar los cruces de umbral RSSI (uno o ambos de los cruces de umbral superior e inferior) y reiniciar los contadores de falla si los cruces de umbral superan un llmite de cruce de umbral predeterminado (Etapa 364).

Para descalificar senales de molestia, el dispositivo 100 puede comparar el numero de cruces de umbral con llmites de cruce predeterminados para cada uno de los cruces de umbral superior e inferior. Si el numero de cruces de umbral superior supera un llmite para el numero de cruces de umbral superior, el dispositivo 100 puede reiniciar el contador de fallas a un valor por defecto (p. ej., cero). De manera similar, si el numero de cruces de umbral inferior supera un llmite para el numero de cruces de umbral inferior, el dispositivo 100 puede reiniciar el contador de fallas al valor por defecto. Ya que la fluctuacion de amplitud requerida para cruzar el nivel de umbral superior es sustancialmente menor que la fluctuacion de amplitud requerida para cruzar el nivel de umbral inferior, el llmite de cruce asociado con el nivel de umbral superior puede ser mayor que el llmite de cruce para el nivel de umbral inferior.

Normalmente, las senales de falla de arco pueden caracterizarse por rapidos cambios extremos en la amplitud de la senal RSSI. Estos tipos de senales pueden distinguirse del ruido de banda ancha y otras senales de molestia, que generalmente exhiben un comportamiento mas gradual y/o predecible. Por consiguiente, las senales de molestia pueden identificarse y/o rechazarse al analizar la pendiente (es decir, el Indice de cambio de amplitud en un periodo de tiempo) y comparando la pendiente analizada con un umbral de pendiente predeterminado. La Figura 4 proporciona un diagrama de flujo 400 que ilustra un metodo ejemplar para analizar la pendiente de la senal RSSI y rechazar senales de molestia basandose en el analisis.

Tal como se ilustra en la Figura 4, un procesador 150 puede recibir senales indicativas de una senal RSSI (Etapa 410) desde el ASIC 110 y estimar la pendiente de la senal RSSI (Etapa 420). La pendiente puede estimarse calculando la primera derivada de la senal RSSI con respecto al tiempo. Adicionalmente y/o como alternativa, la pendiente puede aproximarse usando un metodo de encaje de mlnimos cuadrados o alguna otra tecnica de aproximacion de pendiente.

El dispositivo 100 puede emplear una funcion de "mantenimiento de maximo" para capturar maximos de la senal de pendiente RSSI (Etapa 430). Idealmente, el maximo asociado con una senal de falla de arco para un medio ciclo particular ocurrira en o cerca del borde creciente de la senal de mascara. Si la senal de pendiente de "mantenimiento de maximo" es menor que un umbral de pendiente (Etapa 440: SI) (lo que indica que la senal RSSI no es probablemente indicativa de la condicion de falla), el microprocesador 150 puede disminuir el contador de fallas mediante un segundo Indice de recuento (Etapa 445), lo que puede ser mayor que el primer Indice de recuento empleado cuando la senal RSSI esta por debajo del umbral inferior, penalizando por tanto aquellas senales que no se correlacionan de cerca con las caracterlsticas de pendiente de falla del arco. Como alternativa, si la senal de "mantenimiento de maximo" es mayor que el umbral de pendiente (Etapa 440: No) en o cerca del comienzo de la region de cruce por cero exterior, el microprocesador 150 puede incrementar el contador de fallas en el Indice normal (indicando que la senal se correlaciona con una condicion de falla de arco en ese periodo de tiempo).

Adicionalmente y/o como alternativa, si la pendiente RSSI es mayor que el umbral de pendiente solo fuera de la region de cruce por cero (es decir, no en ni cerca de la region de cruce por cero) (Etapa 450: SI), el microprocesador 150 puede reiniciar el contador de fallas a un valor predeterminado (p. ej., cero). Ya que la falla de arco en serie tiene normalmente maximos de pendiente RSSI en o cerca de la region de cruce por cero, los maximos de pendiente RSSI que se detectan mas tarde en la region de cruce por cero exterior y superan el maximo de RSSI inicial en o cerca de la region de cruce por cero pueden ser indicativos de una senal de molestia Como tal, el microprocesador 150 puede poner en cero el valor de recuento de falla, esencialmente rechazando la senal como una senal que no es de arco.

Las Figuras 5-7 proporcionan graficos que ilustran, a modo de analisis de senal, procesos ejemplares consistentes con las realizaciones divulgadas. Por ejemplo, la Figura 5 ilustra un proceso ejemplar para generar senales de mascara basandose en una corriente de carga CA. Por referencia, la Figura 5A ilustra una senal de carga CA ideal ejemplar. En comparacion, la Figura 5B ilustra una senal de carga CA acoplada de falla de arco y rectificada de

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media onda. Como se ha explicado previamente, esta senal puede procesarse mediante la logica de procesamiento analogica 131 para producir una senal de mascara de cruce por cero, ilustrada en la Figura 5C, caracterizada por respectivas regiones de cruce por cero interiores (correspondiendose con la logica "0") y exteriores (correspondiendose con la logica "1").

La Figura 6 ilustra un metodo de recuento asociado con una senal de falla de arco ejemplar. Primero, la Figura 6A ilustra una senal RSSI generada por la logica de procesamiento analogica 131 del dispositivo 100. La senal RSSI puede contener una desviacion Cc que puede corregirse sustrayendo la amplitud de la senal de mascara en la region de cruce por cero exterior a partir de la amplitud maxima de la senal RSSI. La senal RSSI resultante con "desviacion CC" corregida se ilustra en la Figura 6B.

Una vez que la senal RSSI se ha corregido, la senal puede compararse con el nivel de umbral inferior, y los resultados de tal comparacion pueden registrarse mediante un contador de fallas. El estado del contador de fallas asociado con el analisis de la Figura 6B se ilustra en la Figura 6C. Por ejemplo, aunque la amplitud maxima de la senal RSSI supere el nivel de umbral inferior, un contador de fallas puede incrementarse. De manera similar, aunque la amplitud maxima de la senal RSSI este por debajo del nivel de umbral inferior, el contador de fallas puede disminuir. Cuando el contador de fallas alcanza un nivel de umbral de falla, como en el quinto medio ciclo del marco de senal RSSI, una senal de disparo puede generarse, iniciando por tanto una secuencia de falla. Deberla apreciarse que, en algunas situaciones, el Indice en el que los recuentos de fallas se incrementan y/o disminuyen puede ajustarse (p. ej., ponderarse) para dar preferencia o penalizar algunas condiciones mas severamente. Asl, si la RSSI no se incrementa en amplitud en el borde creciente de la region de cruce por cero (indicando la probabilidad incrementada de que la senal no sea una falla de arco en serie), el contador de fallas puede disminuir el doble del Indice normal.

Las Figuras 7A-7C ilustran una situacion ejemplar donde el metodo de recuento actualmente divulgado discrimina apropiadamente una senal de molestia. La Figura 7A ilustra una RSSI generada mediante la logica de procesamiento analogica 131 de acuerdo con las realizaciones divulgadas. La senal RSSI puede corregirse usando las caracterlsticas de rastreo de la desviacion CC y/o de senal de mascara antes descritas. La senal resultante con desviacion CC corregida se ilustra en la Figura 7B.

La Figura 7C ilustra un estado ejemplar de un valor de recuento de falla basandose en el analisis de la senal RSSI corregida de la Figura 7B. Este ejemplo incluye varias condiciones que indican que la senal monitorizada no constituye una senal de falla de arco. Por ejemplo, al analizar el primer medio ciclo de la Figura 7B, el microprocesador 150 incrementa apropiadamente el temporizador cuando la magnitud de la senal RSSI supera el umbral inferior. A medio camino a traves del primer medio ciclo, el microprocesador 150 disminuye el contador de fallas correspondientemente al declive temporal en la magnitud de la RSSI por debajo del nivel de umbral inferior. Cuando la magnitud de la senal RSSI vuelve a estar por encima del umbral inferior, el microprocesador 150 comienza a incrementar el contador de fallas, como se esperaba. Poco despues, el microprocesador reinicia el valor del contador de fallas a cero, lo que se corresponde con el decimo cruce del umbral superior mediante la magnitud de la senal RSSI que (en esta realizacion) supera el llmite de cruce de umbral superior establecido en el microprocesador 150.

Moviendose ahora al segundo medio ciclo de la Figura 7B, el microprocesador 150 incrementa y disminuye apropiadamente el contador de fallas correspondientemente al estado de la magnitud de la senal RSSI con el umbral inferior. A diferencia de la porcion de la senal asociada con el primer medio ciclo, la magnitud de la senal RSSI solo cruza los niveles de umbral superior (e inferior) dos veces, sustancialmente menos que los diez cruces de umbral requeridos para restablecer el valor de recuento de falla.

Moviendose ahora al tercer medio ciclo, ya que la magnitud de la RSSI falla a superar el nivel de umbral superior sustancialmente durante el cruce por cero, el microprocesador 150 identifico correctamente la senal como sustancialmente no conforme, ya que una caracterlstica fuerte de las senales de falla de arco en serie es su rapido incremento en energla RF en o cerca de la region de cruce por cero. Por consiguiente, el microprocesador 150 disminuye el valor de recuento de falla a un Indice de recuento incrementado, adicionalmente penalizando esta senal para el fallo al cumplir esta caracterlstica de falla de arco en serie. Para la porcion restante del medio ciclo, el microprocesador 150 incrementa y disminuye el valor de recuento de falla, como se esperaba, basandose en los cruces de umbral superior e inferior.

Continuando con el analisis del cuarto medio ciclo de la senal RSSI de la Figura 7B, ya que la region de cruce por cero precedente al cuarto medio ciclo incluye una cantidad significativa de energla RF dentro de la region de cruce por cero (vease la Figura 7A), lo que indica la mayor probabilidad de que la senal RSSI dentro de la cuarta region de corte por cero se complemente mediante una actividad aslncrona (de tipo molestia). Por consiguiente, cuando se genera la senal RSSI corregida de la Figura 7B, la magnitud del “ruido” dentro de la region de cruce por cero se retira de la senal RSSI corregida fuera de la region de cruce por cero. Los niveles de umbral se vuelven a calcular para esta porcion del medio ciclo. Tal como se ilustra en la Figura 7C, el microprocesador 150 incrementa correctamente el valor de recuento de falla inicialmente, cuando la magnitud de la senal RSSI supera el nivel de

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umbral inferior. Sin embargo, una vez que la senal cae por debajo de la referenda de intervalo dinamico mlnimo (aunque mayor que el nivel de umbral inferior), el microprocesador 150 disminuye del valor de recuento de falla, ya que las senales RSSI con umbrales superiores menores que el intervalo dinamico mlnimo son indicativas de actividad de tipo distinto a falla de arco.

Moviendose ahora al quinto medio cruce, el microprocesador 150 incrementa y disminuye apropiadamente el valor de recuento de falla consistente con el estado de la magnitud de la senal RSSI en comparacion con el umbral inferior. Hacia la mitad del medio cruce, el microprocesador reinicia el valor del contador de fallas a cero, lo que se corresponde con el sexto cruce del umbral inferior mediante la magnitud de la senal RSSI, correspondiente al llmite de cruce de umbral inferior establecido en el microprocesador 150. Por consiguiente, cada cruce de umbral inferior posterior durante el quinto medio ciclo reinicia el valor de recuento de falla.

Ademas de determinar la presencia de una falla de arco en serie monitorizando la senal RSSI, el dispositivo 100 puede configurarse para monitorizar la primera derivada de la senal RSSI para ayudar ademas a discriminar entre condiciones de falla de arco en serie y senales de molestia.

Las Figuras 8A-8D ilustran un escenario ejemplar, donde la pendiente de la senal RSSI puede ayudar ademas a distinguir entre fallas de arco en serie y senales de molestia. La Figura 8A ilustra una RSSI generada mediante la logica de procesamiento analogica 131 de acuerdo con las realizaciones divulgadas. La senal RSSI puede corregirse usando la desviacion CC y/o las caracterlsticas de rastreo de senal de mascara descritas antes. La senal resultante de desviacion CC corregida se ilustra en la Figura 8B.

La Figura 8C ilustra la pendiente de la senal RSSI tal como se determina mediante el microprocesador 150 usando una aproximacion de encaje de mlnimos cuadrados de 8 muestras. Una funcion de mantenimiento de maximo puede tambien usarse para determinar un nivel de referencia de pendiente asociado con un medio ciclo particular bajo investigacion.

El microprocesador 150 puede analizar primero la senal RSSI para determinar si incrementar o disminuir el contador de fallas basandose en la magnitud de la senal RSSI en comparacion con el umbral inferior, tal como se describe en relacion con el analisis de la Figuras 7A-7C. Como una medida secundaria, el microprocesador 150 puede entonces analizar la pendiente de la senal RSSI para determinar cualquier accion adicional que pueda requerirse para “corregir” el analisis de la senal RSSI. Por ejemplo, ya que la actividad de falla de arco en serie se caracteriza generalmente como que tiene el maximo tiempo de Indice de cambio para un medio ciclo en (o sustancialmente cerca) de la region de cruce por cero. Por consiguiente, la pendiente de la senal RSSI puede proporcionar un simple metodo para identificar el maximo tiempo de Indice de cambio de la amplitud de la senal RSSI. Si el tiempo de Indice de cambio de la amplitud de la senal RSSI no es un maximo para un medio ciclo particular en o cerca de la region de cruce por cero, el valor de recuento de falla puede disminuir.

Por ejemplo, tal como se ilustra en la Figura 8D, al analizar el primer medio ciclo de la senal RSSI, el microprocesador 150 puede incrementar apropiadamente el valor de recuento de falla, ya que la magnitud de la senal RSSI esta por encima del umbral inferior y la pendiente inicial de la senal RSSI esta en un valor maximo inicial. Sin embargo, el valor de recuento de falla se reinicia posteriormente por que la pendiente de la RSSI esta en un maximo sustancialmente despues de la region cruce por cero. El microprocesador 150 puede continuar incrementando o disminuyendo el valor del recuento de falla despues, consistente con los principios previamente ilustrados. Por ejemplo, mas tarde en el primer medio ciclo, el valor de recuento de falla se reinicia cuando la magnitud de la senal RSSI supera el llmite de cruce de umbral superior.

Moviendose ahora al segundo medio ciclo, el procesador 150 puede incrementar inicialmente el contador de fallas, ya que la magnitud de la senal RSSI esta por encima del umbral inferior. Sin embargo, de manera similar al primer medio ciclo, el valor maximo del umbral de pendiente esta en un maximo un tiempo despues de la region de cruce por cero. De esta manera, tras la deteccion del valor maximo retrasado, el microprocesador 150 puede reiniciar el valor de recuento de falla. Despues, el microprocesador 150 puede incrementar y disminuir el valor de recuento de falla consistente con el analisis de la senal RSSI.

Ademas de analizar la temporizacion del valor maximo o de “mantenimiento de maximo” de la pendiente de la senal RSSI en relacion con la region de cruce por cero, el microprocesador 150 puede configurarse para analizar la magnitud de la senal de “mantenimiento de maximo”. Por ejemplo, tal como se ilustra en el tercer medio ciclo de la Figura 8C, la magnitud de la pendiente de la senal RSSI nunca alcanza un nivel de umbral de referencia de pendiente minima. Como resultado, el valor de recuento de falla puede disminuir hasta que la magnitud de la pendiente de la RSSI alcanza un valor de umbral mlnimo. En la realizacion ejemplar ilustrada en la Figura 8C, la magnitud de la senal de “mantenimiento de maximo” alcanza una senal de umbral de referencia de pendiente minima a medio camino a traves del cuarto medio ciclo. Por consiguiente, ya que el nivel de la RSSI esta por encima del nivel de umbral inferior y la magnitud de la senal de “mantenimiento de maximo” supera el umbral de referencia de pendiente minima, el procesador 150 puede continuar incrementando el valor de recuento de falla consistente con las realizaciones divulgadas.

Moviendose ahora al quinto medio ciclo, ya que el valor inicial de la senal RSSI esta por encima del nivel de umbral inferior y ya que la magnitud inicial de la pendiente de la senal RSSI esta en un maximo inicial, el microprocesador 150 incrementa inicialmente el valor de recuento de falla. Sin embargo, ya que un maximo de pendiente posterior se detecta sustancialmente despues del borde creciente de la region de cruce por cero, el microprocesador 150 reinicia 5 el valor de recuento de falla. El microprocesador 150 continua analizando la senal RSSI e incrementa y disminuye la senal RSSI en consecuencia, consistente con las realizaciones divulgadas. Por ejemplo, despues de reiniciar el contador de fallas en respuesta a la pendiente de la senal RSSI, el microprocesador 150 incrementa el valor de recuento de falla, ya que la magnitud de la senal RSSI supera el nivel de umbral inferior. Sin embargo, el microprocesador 150 posteriormente reinicia el valor de recuento de falla en respuesta a la deteccion de un sexto 10 cruce de umbral inferior (y cada uno posterior).

Los procesos y metodos consistentes con la realizacion divulgada proporcionan un sistema de automonitorizacion para ensayar el estado del ASIC 110 y el microprocesador 150 para asegurar que cada sistema esta operando de acuerdo con ciertas especificaciones predeterminadas. La Figura 9 proporciona un diagrama de flujo 900 que representa un ejemplo de un metodo de autoensayo realizado por el procesador 150 y analizado por el ASIC 110.

15 El procesador 150 puede realizar una autocomprobacion mediante la encuesta a uno o mas de los dispositivos o subsistemas del procesador 150 (etapa 910). De acuerdo con una realizacion ejemplar, esta autocomprobacion puede iniciarse automaticamente mediante el procesador 150 para verificar periodicamente la operacion apropiada de los componentes del procesador. Alternativamente, esta comprobacion puede iniciarse mediante una solicitud de ensayo proporcionada por el usuario (por ejemplo, pulsando un boton de “pulsar para ensayar” asociado con el 20 dispositivo 100).

Durante el ensayo, el procesador puede ensayar cada dispositivo de procesador 150 ya sea activamente, ejecutando una rutina de software de ensayo, o pasivamente, encuestando el dispositivo o recibiendo una indicacion de estado desde el dispositivo. Por ejemplo, el procesador 150 puede realizar comprobaciones de RAM para asegurar una operacion apropiada de un modulo RAM, rutinas CRC o de sumas de control para detectar errores en 25 la transmision y almacenamiento de datos asociados con el procesador 150, y/o ejecutar temporizadores de vigilancia para detectar errores de secuenciacion asociados con el procesador 150. El procesador 150 puede comparar datos de ensayo con especificaciones operativas predeterminadas para cada dispositivo y determinar si el dispositivo esta operando dentro de tolerancias aceptables de estas especificaciones (etapa 920). Si el dispositivo esta operando dentro de las especificaciones predefinidas (etapa 920: SI), el procesador 150 puede proporcionar 30 una senal de confirmation de estado (por ejemplo, una senal de “pulsation”) al monitor de salud de procesador 138 del ASIC 110 (etapa 930). Adicionalmente, la senal de “pulsacion” puede enviarse a la pantalla 104 asociada con el dispositivo 100 para notificar a un usuario que el procesador esta operando apropiadamente (etapa 935).

El monitor de salud de procesador 130 del ASIC 110 puede determinar si las senales de pulsacion se reciben dentro de un intervalo de tiempo apropiado (etapa 940). Por ejemplo, el procesador 150 puede proporcionar una senal de 35 initiation de autocomprobacion al ASIC 110 despues de comenzar el proceso de autocomprobacion. El ASIC 110

puede iniciar un temporizador que registra el tiempo trascurrido entre la iniciacion del ensayo y la reception de la senal de pulsacion desde el procesador 150. Si la senal se recibe dentro de un intervalo de tiempo aceptable predeterminado (etapa 940: SI), el dispositivo 100 podra continuar con las operaciones normales. Si la senal no se recibe dentro de una cantidad de tiempo apropiada (etapa 940: No) o si el procesador no esta operando dentro de 40 las especificaciones predefinidas (etapa 920: No). Por consiguiente, el ASIC 110 puede reiniciar y/o restablecer el procesador 150 en un esfuerzo por aliviar un problema potencial con el procesador (etapa 942). Si el procesador responde despues del reinicio y realiza una autocomprobacion de inicio posterior apropiadamente (etapa 944: SI), el dispositivo 100 continuara con el funcionamiento normal. Si, sin embargo, el procesador no responde despues del reinicio o falla al aprobar la autocomprobacion de inicio (etapa 944: No), el dispositivo 100 puede generar una senal 45 de disparo para accionar un dispositivo de interruption de circuito (etapa 946).

Con medios complementarios de evaluar el funcionamiento apropiado y la funcionalidad de cada uno de los bloques crlticos (es decir, ASIC y microprocesador), existe una capa adicional de protection que asegura que, si existe un fallo potencial del microprocesador 150 o el ASIC 110, el dispositivo tiene medios para deshabilitarse as! mismo de la proteccion.

50 La Figura 10 proporciona un diagrama de flujo 1000 que representa un proceso de ensayo ASIC divulgado ejemplar. El proceso de ensayo ASIC puede iniciarse (etapa 1010) mediante el microprocesador 150 ya sea automaticamente o en respuesta a una solicitud de ensayo iniciada por el usuario. Un ensayo iniciado por el usuario exitoso tendra como resultado una senal de disparo y de esta manera ensayar totalmente todos los aspectos de la electronica que proporcionan proteccion GFCI y/o AFCI. Por otro lado, un proceso de ensayo iniciado por el microprocesador 150 55 solo tendra como resultado una senal de disparo si el proceso de ensayo devuelve un resultado de fallo.

Tal como se ilustra en la Figura 10, el proceso de ensayo puede ejecutarse en cascada (de manera secuencial). Por ejemplo, de acuerdo con una realizacion ejemplar, el proceso de ensayo puede analizar primero un modulo de deteccion de falla de arco en serie para ensayar la operacion apropiada de uno o mas de los componentes y sus

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sistemas asociados con el mismo. El proceso de ensayo puede entonces proceder a analizar el modulo de deteccion de fallo de arco paralela para ensayar la respuesta apropiada para las condiciones de falla de arco paralela. Por consiguiente, el proceso de ensayo puede proceder a analizar los modulos de deteccion de falla a tierra y/o diferencial (ya sea en paralelo o en serie) para asegurar una respuesta apropiada a las condiciones de falla a tierra y diferencial.

Como una alternativa a realizar el proceso de ensayo para cada componente en serie, el microprocesador 150 puede adaptarse para realizar cada uno de estos procesos en paralelo y/o por separado entre si (por ejemplo, a intervalos de tiempo diferentes). Por ejemplo, en un proceso de autoensayo, el microprocesador 150 puede configurarse para realizar procesos de ensayo asociados con cada uno de los modulos de deteccion a intervalos de tiempo predeterminados (por ejemplo, horas, dlas, semanas). El intervalo de tiempo para cada modulo de deteccion puede ser sustancialmente similar. Como alternativa, los intervalos de tiempo pueden escalonarse para reducir cualquier carga de procesamiento que pueda asociarse con el ensayo simultaneo y/o secuencial de cada uno de los modulos. De esta manera, la temporizacion y/o secuencia de los procesos de ensayo ilustrados en la Figura 10 es ejemplar unicamente y no pretende ser limitante.

El microprocesador 150 puede proporcionar una senal de comando de ensayo para provocar que el generador de ruido RF 140, el oscilador de senal de ensayo 142 y el oscilador de estlmulo GFCl 144 generen respectivas senales RF, senales de carga CA, senales de falla de ensayo diferencial y de falla de tierra (etapa 1020). En respuesta a esta senal de comando de ensayo, cada uno del generador de ruido RF 140, el oscilador de senal de ensayo 142 y el oscilador de estlmulo GFCl 144 puede generar senales de ensayo para ensayar los componentes de hardware y/o software del modulo respectivo. Los procesos de ensayo para cada uno del modulo de deteccion de falla de arco en serie, el modulo de deteccion de falla de arco paralela y el modulo de deteccion de falla a tierra y/o diferencial se describiran ahora en detalle.

En respuesta a una senal de comando de ensayo desde el microprocesador 150, el generador de ruido RF 140 puede generar una senal de ruido de banda ancha para ensayar el funcionamiento del modulo de deteccion de falla de arco en serie. Esta senal de ruido de banda ancha puede incluir cualquier senal RF que comprenda suficientes similitudes con una senal de falla de arco en serie actual para ensayar cada una de las funciones de analisis y monitorizacion de la falla de arco en serie, pero que fallaran al cumplir todos los requisitos de analisis necesarios para activar la deteccion de una condicion de falla. Por ejemplo, la senal de ruido de banda ancha puede configurarse con suficientes interrupciones en la senal para reiniciar el valor de recuento de falla antes de que el valor de recuento de falla alcance el valor de recuento de falla de umbral.

De acuerdo con una realizacion ejemplar, el generador de ruido RF 140 puede configurarse para generar una senal de tipo molestia, que aunque comparta muchas de las mismas caracterlsticas de la senal de arco en serie (por ejemplo, caracterlsticas de senal de banda ancha, caracterlsticas de pendiente, avalancha instantanea de actividad de gran amplitud en cruce por cero, etc.), puede contener un numero demasiado grande de interrupciones de amplitud (o “huecos”) para activar una condicion de falla de arco en serie. Cuando se parecen a algunas porciones de una condicion de formacion de arco electrico, las caracterlsticas de la senal de ruido de banda ancha pueden ser ventajosamente tales que otros dispositivos AFCI en proximidad al dispositivo 100, que pueden detectar la senal de ruido de banda ancha, no se activan innecesariamente. Esta senal de molestia puede incluir, por ejemplo, una senal adaptada para comportarse de manera similar a un dispositivo de comunicacion de llnea de energla de banda ancha (BPL). Ademas, esta senal puede seleccionarse para ejercer una pluralidad de tecnicas de analisis empleadas por el dispositivo 100, tal como, por ejemplo, ajustes de valor de recuento de falla, aplicaciones de los Indices de recuento de falla y de umbral ponderados, recuento del numero de cruces de umbral, procesos de incremento y/o disminucion del contador, tecnicas de analisis de pendiente (por ejemplo, mantenimiento de maximo, calculos de pendiente, etc.) y generacion de la senal de disparo de falla de arco en serie.

En respuesta a la generacion de la senal de ensayo, el microprocesador 150 puede configurarse para establecer un umbral de valor de recuento de falla de ensayo. El umbral de valor de recuento de falla de ensayo puede ser menor que el valor de recuento de falla de umbral usado en un funcionamiento “normal” (es decir, sin ensayo) del dispositivo. Ya que la senal de ensayo RF esta especlficamente disenada para no activar el dispositivo 100 en operaciones “normales”, el establecimiento de un umbral de valor de recuento de falla de ensayo que es menor que el valor de recuento de falla de umbral puede: 1) proporcionar suficiente tiempo para determinar si los componentes y/o subsistemas del modulo de deteccion de falla de arco en serie estan operando apropiadamente, sin tener que establecer una ventana de tiempo predeterminada para el analisis (o de lo contrario, el microprocesador 150 puede no saber cuando el progreso de ensayo esta completo); y 2) proporcionar un mecanismo para asegurar que la funcion de comparacion de valor de umbral realizada por el microprocesador 150 esta funcionando apropiadamente.

Adicionalmente y/o como alternativa a establecer un umbral de valor de recuento de falla de ensayo, el microprocesador 150 puede establecer un llmite de tiempo para completar con exito el proceso de ensayo. Este llmite de tiempo puede predeterminarse y puede establecerse lo suficientemente largo para determinar si los componentes y/o subsistemas del modulo de deteccion de falla de arco en serie estan operando apropiadamente, sin necesitar que el dispositivo renuncie a las operaciones “normales” durante demasiado tiempo mientras realiza el ensayo. De acuerdo con una realizacion ejemplar, este periodo de tiempo puede corresponderse sustancialmente

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con el mismo tiempo normalmente requerido para identificar con exito una falla de arco en serie (por ejemplo, cinco (5) medios ciclos de senal de energla).

Tras establecer el valor de recuento de falla de ensayo y/o el llmite de tiempo de ensayo, el microprocesador 150 puede configurarse para monitorizar las respuestas de cada uno de los componentes de hardware y/o software del modulo de deteccion de falla de arco en serie para asegurar una apropiada respuesta para la senal de ruido de banda ancha. De acuerdo con una realizacion, solo el microprocesador 150 es consciente de que el dispositivo 100 esta bajo ensayo. De esta manera, el microprocesador 150 esta configurado para determinar si el dispositivo 100 responde a la senal de ruido de banda ancha tanto como durante las operaciones normales del circuito.

De acuerdo con una realizacion, el microprocesador 150 puede configurarse para analizar la RSSI y los datos de amplitud de pendiente relacionados con los llmites de umbral inferior y superior y comparar estos datos con la senal de ruido de banda ancha generada por el generador de ruido RF 140 para determinar si las funciones de analisis de umbral del modulo de deteccion de falla de arco en serie estan funcionando apropiadamente. Si una o mas de las funciones de analisis de umbral no estan operando de acuerdo con especificaciones predeterminadas, el microprocesador 150 puede generar una senal de fallo de falla de ensayo.

El microprocesador 150 tambien puede configurarse para determinar si los contadores de cruce de umbral superior e inferior estan funcionando apropiadamente, basandose en los datos de amplitud RSSI recibidos desde el ASIC 110. Por ejemplo, el microprocesador 150 puede asegurar que cada caso de cruce de umbral se acompane mediante un cambio correspondiente en un contador de umbral apropiado. Si uno o mas de los contadores de cruce de umbral no estan funcionando de acuerdo con especificaciones predeterminadas, el microprocesador 150 puede generar la senal de fallo de falla de ensayo.

El microprocesador 150 tambien puede configurarse para determinar si la funcionalidad de analisis de pendiente del ASIC 110 esta funcionando apropiadamente. Por ejemplo, si durante un pulso de reloj particular, la amplitud de la senal RSSI cruza desde por debajo del umbral de amplitud inferior a por encima del umbral de amplitud superior, el microprocesador 150 puede asegurar que este cambio, que es indicativo de un cambio drastico en la pendiente de la senal RSSI, va acompanado de un cambio correspondiente en el valor de pendiente proporcionado por el ASIC 110.

El microprocesador 150 tambien puede configurarse para analizar el ajuste al valor de recuento de falla. Por ejemplo, ademas de monitorizar si el ASIC 110 reconoce apropiadamente el cambio en la amplitud de la senal RSSI, el microprocesador 150 tambien puede configurarse para asegurar que el valor de recuento de falla se ajusta apropiadamente basandose en la amplitud de la senal RSSI. Por ejemplo, el microprocesador 150 puede monitorizar el contador de fallas para asegurar que cuando la amplitud de la senal RSSI esta por debajo del umbral de amplitud inferior, el valor de recuento de falla se reduce mediante un factor de peso apropiado.

De acuerdo con una realizacion, el microprocesador 150 debe observar una funcionalidad apropiada de cada una de las caracterlsticas de analisis durante los procesos de ensayo antes de que uno o mas de los valores de recuento de falla superen un umbral de valor de recuento de falla de ensayo y la expiracion del periodo de tiempo de ensayo. Si una o mas de las condiciones no se cumplen, el microprocesador 150 puede generar una senal de fallo de ensayo que almacena una condition de fallo de ensayo en la memoria (para una recuperation y visualization futura) y provoca que un circuito de disparo active el dispositivo 100. Si, por lo contrario, el microprocesador 150 determina que cada una de las caracterlsticas de analisis esta funcionando apropiadamente, el microprocesador 150 puede analizar los procesos de ensayo de falla de arco paralela, de falla a tierra y de falla diferencial.

De manera similar al generador de ruido RF, el oscilador de senal de ensayo 142 puede generar una senal indicativa de una condicion de falla de arco paralela y el oscilador de estlmulo GFCI 144 puede generar una senal de carga CA indicativa de fallas de tierra y diferenciales, respectivamente. En comparacion con la senal de ensayo RF, sin embargo, las senales indicativas de condiciones de falla de arco paralela y de falla a tierra y diferencial son suficientes para disparar actualmente el disyuntor. Por consiguiente, el microprocesador 150 suprime las senales de disparo generadas por los modulos de deteccion de falla de arco paralela y a tierra/diferencial, siempre y cuando cada modulo se active dentro del periodo de tiempo apropiado.

Por ejemplo, el microprocesador 150 puede monitorizar el tiempo transcurrido entre la generation de cada una de las senales de ensayo para analizar el modulo de deteccion de falla de arco paralela 132, el modulo de deteccion de falla a tierra 134 y el modulo de deteccion de falla diferencial 136. En respuesta a la senal de ensayo respectiva, cada uno de los modulos puede generar una senal de disparo. Si el tiempo transcurrido entre la generacion de la senal de ensayo y la generacion de la senal de disparo en respuesta a la senal de ensayo es menor que un llmite de tiempo de umbral, el microprocesador 150 suprime la senal de disparo (es decir, no suministra la senal de disparo al circuito de disparo). Si, al contrario, el tiempo transcurrido supera el llmite de tiempo de umbral, el microprocesador 150 pasa la senal de disparo al circuito de disparo para activar el dispositivo.

Tras iniciar el autoensayo, el procesador 150 puede esperar respuestas desde cada uno de los subsistemas de

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deteccion de fallas asociados con el ASIC 110. Ya que el microprocesador 150 esta al corriente de que cada uno de los subsistemas de ensayo asociado con el ASIC 110 esta en condiciones de ensayo, el procesador 150 puede verificar que cada subsistema esta respondiendo de manera apropiada asociada con el procesamiento de cada senal de ensayo respectiva. Por ejemplo, el procesador 150 puede determinar que, en respuesta a una senal de tipo de falla de arco paralela, el sistema de deteccion de falla de arco paralela 132 se aproxima a un umbral de deteccion de falla. De manera similar, el procesador 150 puede determinar que la logica de procesamiento analogica 131 ha respondido apropiadamente a la senal de comunicacion de banda ancha contenida en la senal de ensayo RF generando la senal de mascara, generando y analizando la RSSI y rechazando la senal de comunicacion como una senal de molestia.

En las etapas 1030-1060, el procesador 150 puede esperar la confirmacion de que cada una de las senales de ensayo provoco unas respuestas apropiadas dentro de sus respectivos subsistemas de deteccion. Si una o mas de las senales de ensayo fallaron al responder apropiadamente, el procesador 150 puede generar una senal de disparo (etapa 1080) y proporcionar una indicacion de fallo de ensayo a la pantalla 104 (etapa 1030-1060: No). Si todos los subsistemas respondieron apropiadamente, el procesador 150 puede determinar si las respuestas se registraron dentro de un periodo de tiempo aceptable. Si las respuestas no se recibieron dentro de un intervalo de tiempo aceptable predeterminado (etapa 1060: No), el procesador 150 puede generar una senal de disparo. Si, sin embargo, las senales de falla se recibieron dentro de un intervalo de tiempo aceptable (etapa 1070: SI), una notificacion de ensayo aprobado puede mostrarse en la pantalla 104. En realizaciones donde el ensayo se realizo periodicamente (y/o automaticamente), el microprocesador 150 puede iniciar el ensayo a intervalos predeterminados.

Antes de que el dispositivo se active, el procesador 150 determinara la condicion de disparo. La condicion de disparo se almacenara en el dispositivo durante una cantidad de tiempo predeterminada o condicion. Tras el reinicio y encendido, el dispositivo mostrara la condicion de disparo previa. La indicacion esta presente durante una cantidad de tiempo predeterminada (por ejemplo, 5 segundos). La representacion de la ultima condicion de disparo conocida puede ocurrir durante una cantidad de tiempo predeterminada (por ejemplo, mostrar la ultima condicion de disparo conocida en cada encendido del dispositivo en los siguientes 30 dlas). Si, durante el periodo predeterminado, ocurre una nueva condicion de falla, la nueva condicion de disparo se almacenara y se reportara durante el siguiente encendido durante una cantidad de tiempo predeterminada.

De acuerdo con una realizacion ejemplar, para cada uno de los procesos de autoensayo y ensayo iniciados por el usuario, una senal que no es de formacion de arco electrico puede inyectarse corriente arriba del sensor RF, donde las senales que no son de formacion de arco electrico evitan provocar que los disyuntores adyacentes se disparen cuando reciben la senal de ensayo inyectada. Si el modulo de deteccion de falla de arco en serie asociado con el dispositivo 100 reacciona apropiadamente al estlmulo, el procesador proporciona una senal artificial indicativa de un arco al modulo de deteccion de falla de arco paralela. Los diversos modulos de deteccion de falla de arco en serie, de falla de arco paralela y de falla de arco a tierra estan dispuestos en una cadena y pasan por estados de fallo de un modulo al siguiente. El proceso de autoensayo verifica una condicion de salud positiva de cada modulo antes de que expire un temporizador y despues detiene el estlmulo de ensayo antes de que surja una condicion de disparo, evitando por tanto que el dispositivo 100 se dispare. En comparacion, el proceso de empujar para ensayar verifica una condicion de salud positiva de cada modulo antes de que el tiempo expire y genera una senal de disparo de ensayo, que activa el dispositivo 100. Antes de activarse, sin embargo, el procesador 150 almacena la condicion de disparo como disparo de ensayo, indicando que el disparo ha sido resultado de completar con exito el proceso de empujar para ensayar (en oposicion a una condicion de falla actual).

Como una realizacion alternativa de la secuencia de autoensayo, el oscilador de senal de ensayo 142 puede implementarse como una fuente de corriente continua. Una vez que el autoensayo se ha iniciado, el acoplador RF 107 y el extremo delantero RF 120 se estimulan mediante el bloque oscilador RF, que puede residir en el ASIC 110 o el microprocesador 150. El estlmulo puede contener un componente de alta frecuencia de banda ancha modulado mediante un componente de baja frecuencia. El estlmulo puede propagarse a la logica de procesamiento analogica 131 que permite que sus salidas devuelvan una respuesta acorde que se capturara por parte del microprocesador 150, que entonces proporciona estlmulos al circuito de deteccion de falla de arco paralela. El bloque de logica de salud ASIC detecta el funcionamiento apropiado del bloque de falla de arco paralela y envla un estlmulo (corriente CC) al bloque de deteccion de falla diferencial de 50/500 mA. La logica de salud ASIC recibe una respuesta desde el bloque de deteccion de falla diferencial y envla un estlmulo (corriente CC) al bloque de deteccion de falla GFCI de 5 mA que inmediatamente envla un estlmulo (una corriente CC mucho mayor) al GFCI de 50/500 mA que envla inmediatamente la senal de disparo interna de vuelta a la logica de salud ASIC. La logica de salud ASIC retrasa la senal de disparo interna mediante una pequena cantidad de tiempo (por ejemplo, 25 microsegundos) mientras que lleva la senal de autoensayo (proceso de ensayo iniciado por el microprocesador) hacia abajo y detiene el proceso de ensayo iniciado por el microprocesador antes de que la senal de disparo se envle al excitador SCR. El microprocesador detecta que la llnea de senal de autoensayo esta baja y desactiva el estlmulo en el bloque de deteccion de falla de arco paralela 132, lo que detiene la serie de estlmulos en cadena en todas las porciones del circuito bajo ensayo. Ademas, se contempla que, en lugar de proporcionar un oscilador de senal de ensayo separado para generar una senal de ensayo asociada con los sistemas de deteccion diferencial, paralelo y GFCI, el

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oscilador local usado en el extremo delantero RF puede usarse para generar las senales de ensayo para estos sistemas.

Ademas, algunos de los componentes implementados pueden consolidarse o integrarse con el fin de reducir componentes o incrementar la eficacia del sistema. Por ejemplo, el dispositivo 100 puede implementar un unico bloque oscilador, combinando las funciones de, por ejemplo, el oscilador de senal de ensayo 142 y el oscilador de estlmulo GFCI 144.

Aunque algunos procesos y metodos se describen como realizados mediante uno del ASIC 110 o el microprocesador 150, estos procesos pueden realizarse mediante uno cualquiera o ambos del ASIC 110 y/o el microprocesador 150, sin apartarse del alcance de la presente divulgacion. Ademas, el dispositivo 100 puede incluir multiples microprocesadores y/o circuitos ASIC, cada uno adaptado para realizar al menos una tarea asociada con la deteccion de falla de arco.

Otras realizaciones de la invencion seran aparentes para los expertos en la materia a partir de la consideracion de la memoria descriptiva y la practica de la invencion divulgadas en el presente documento. Se pretende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideren solo como ejemplares, con un autentico alcance y esplritu en la invencion indicado por las reivindicaciones adjuntas.

Un dispositivo de deteccion de falla electrica puede comprender un sensor de alta frecuencia acoplado a una llnea de distribucion electrica para detectar un componente de alta frecuencia de una llnea de energla electrica sinusoidal; un circuito de deteccion de arco en serie acoplado al sensor de alta frecuencia y que incluye: un modulo de alta frecuencia configurado para identificar una porcion de banda ancha del componente de alta frecuencia; un modulo de deteccion configurado para: rectificar la senal de energla electrica sinusoidal; almacenar un valor de recuento de falla que representa una propension del componente de alta frecuencia a estar en falla de arco; ajustar el valor de recuento de falla basandose en al menos una caracterlstica de la porcion de banda ancha, incluyendo la al menos una caracterlstica una o mas de una amplitud de un cuarto de ciclo de la porcion de banda ancha durante el cuarto de ciclo que sigue a un cruce por cero de la senal de energla electrica sinusoidal rectificada, una amplitud distinta de cuarto de ciclo de la porcion de banda ancha despues del cuarto de ciclo, y un Indice de cambio de la amplitud de la porcion de banda ancha, en el que cada una de la al menos una caracterlstica tiene un valor ponderado respectivo en comparacion con las otras caracterlsticas para ajustar el valor de recuento de falla; y generar una senal de disparo de arco en serie si el valor de recuento de falla supera un umbral de recuento de falla; y un circuito de disparo en respuesta a la senal de disparo de arco en serie para abrir la llnea de distribucion electrica.

El modulo de alta frecuencia puede incluir un receptor superheterodino. El dispositivo de deteccion de falla electrica puede comprender ademas un sensor de baja frecuencia acoplado a la llnea de distribucion electrica para detectar una porcion de baja frecuencia de la senal de energla electrica sinusoidal rectificada; un circuito de deteccion de arco paralelo acoplado al sensor de baja frecuencia y configurado para: monitorizar la amplitud de un nivel de corriente asociado con la porcion de baja frecuencia de la senal de energla electrica sinusoidal rectificada; y generar una senal de disparo de arco paralelo si la amplitud del nivel de corriente de la porcion de baja frecuencia supera un nivel de corriente de arco paralelo de umbral, en el que el circuito de disparo se configura ademas para abrir la llnea de distribucion electrica en respuesta a la senal de disparo de arco paralelo.

El dispositivo de deteccion de falla electrica puede comprender ademas: un sensor diferencial acoplado electromagneticamente a las llneas caliente y neutral de la llnea de distribucion electrica para detectar una corriente diferencial entre las llneas caliente y neutral; un circuito de deteccion de falla diferencial acoplado al sensor diferencial y configurado para generar una senal de disparo de falla diferencial si la amplitud de la corriente diferencial supera una corriente diferencial de umbral, en el que el circuito de disparo se configura ademas para abrir la llnea de distribucion electrica en respuesta a la senal de disparo de falla diferencial.

El dispositivo de deteccion de falla electrica puede incluir ademas: un dispositivo de memoria adaptado para registrar una o mas de una senal de disparo de arco en serie, una senal de disparo de arco paralelo y una senal de disparo diferencial antes de la apertura de la llnea de distribucion electrica; y un dispositivo de visualizacion adaptado para mostrar una senal indicativa de una o mas senales de disparo registradas.

El dispositivo de deteccion puede configurarse ademas para: determinar un intervalo dinamico de la porcion de banda ancha; y disminuir el valor de recuento de falla si el intervalo dinamico de la porcion de banda ancha no supera un intervalo dinamico de umbral.

El modulo de deteccion puede configurarse para establecer un periodo de tiempo de cruce por cero que representa el periodo de tiempo que la amplitud de la senal de energla electrica sinusoidal rectificada esta por debajo de un nivel de umbral.

El nivel de corriente de umbral puede seleccionarse de manera que el periodo de tiempo de cruce por cero sea

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aproximadamente 2 milisegundos.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: detectar una amplitud minima de la porcion de banda ancha durante el periodo de tiempo de cruce por cero; y sustraer la amplitud minima de la amplitud de la porcion de banda ancha fuera del tiempo de cruce por cero antes de ajustar el valor de recuento de falla.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: disminuir el valor de recuento de falla en un primer indice mientras que la amplitud del cuarto de ciclo en el final del periodo de tiempo de cruce por cero no supera un primer umbral de amplitud.

El final del periodo de tiempo de cruce por cero puede incluir aproximadamente 200-400 microsegundos despues del final del periodo de tiempo de cruce por cero.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: disminuir el valor de recuento de falla en un segundo indice mientras que la amplitud del no cuarto de ciclo fuera del periodo de tiempo de cruce por cero es menor que un segundo umbral de amplitud, en el que el segundo indice es menor que el primer indice.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: incrementar el valor de recuento de falla en el segundo indice mientras que la amplitud del no cuarto de ciclo fuera del periodo de tiempo de cruce por cero es mayor que el segundo umbral de amplitud.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: disminuir el valor de recuento de falla en un tercer indice mientras que el indice de cambio es menor que un umbral de pendiente fuera del periodo de tiempo de cruce por cero, en el que el tercer indice es mayor que el primer indice.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: identificar un maximo del indice de cambio; mantener el maximo de indice de cambio para producir una senal de mantenimiento de maximo decreciente; y evitar el incremento del valor de recuento de falla si la senal de referencia de pendiente decreciente es menor que un umbral de mantenimiento de maximo.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: detectar un numero de casos en que la amplitud de cuarto de ciclo y la amplitud de no cuarto de ciclo cruzan colectivamente un primer umbral de amplitud despues del periodo de tiempo de cruce por cero; y disminuir el valor de recuento de falla mediante un primer indice si el numero de casos supera un primer limite de cruce de umbral.

El modulo de deteccion puede configurarse ademas para: detectar un numero de casos en que la amplitud de cuarto de ciclo y de no cuarto de ciclo cruzan colectivamente un segundo umbral de amplitud despues del periodo de tiempo de cruce por cero; y disminuir el valor de recuento de falla mediante un primer indice si el numero de casos de la amplitud de la porcion de banda ancha supera un segundo limite de cruce de umbral.

El primer umbral de amplitud puede ser menor que el segundo umbral de amplitud y el primer limite de cruce de umbral puede ser menor que el segundo limite de cruce de umbral.

Un dispositivo de deteccion de falla electrica puede comprender: un sensor de alta frecuencia acoplado a una linea de distribucion electrica para detectar un componente de alta frecuencia de una senal de energia electrica sinusoidal rectificada; un circuito de deteccion de arco en serie acoplado al sensor de alta frecuencia y que incluye: un modulo de alta frecuencia configurado para identificar una porcion de banda ancha del componente de alta frecuencia; y un modulo de deteccion configurado para: rectificar la senal de energia electrica sinusoidal; sustraer una amplitud minima de la porcion de banda ancha proxima a un cruce por cero de la senal de energia electrica sinusoidal rectificada desde la porcion de banda ancha; incrementar un valor de recuento de falla, que representa una propension del componente de alta frecuencia a estar en falla de arco, cuando la porcion de banda ancha cumple al menos un criterio de incremento durante subciclos seleccionados de la senal de energia electrica sinusoidal rectificada; disminuir el valor de recuento de falla cuando la porcion de banda ancha cumple al menos un criterio de disminucion durante los subciclos seleccionados, incluyendo el al menos un criterio de disminucion uno de (a) la amplitud de la porcion de banda ancha que no supera un umbral de magnitud y (b) la amplitud que supera un umbral de cruce un predeterminado numero de veces; y generar una senal de disparo de arco en serie si el valor de recuento de falla supera un umbral de recuento de falla; y un circuito de disparo en respuesta a la senal de disparo de arco en serie para abrir la linea de distribucion electrica.

Un dispositivo de deteccion de falla electrica puede comprender un sensor de alta frecuencia acoplado a una linea de distribucion electrica para detectar un componente de alta frecuencia de una senal de energia electrica sinusoidal; un circuito de deteccion de arco en serie acoplado al sensor de alta frecuencia y que incluye: un modulo de alta frecuencia configurado para identificar una porcion de banda ancha del componente de alta frecuencia; y un modulo de deteccion configurado para: rectificar la senal de energia electrica sinusoidal; sustraer una amplitud

minima de la porcion de banda ancha proxima a un cruce por cero de la senal de energia electrica sinusoidal rectificada desde la porcion de banda ancha; incrementar un valor de recuento de falla, representando una propension del componente de alta frecuencia a estar en falla de arco, mientras que la amplitud de la porcion de banda ancha supera un limite preestablecido; disminuir el valor de recuento de falla cuando la porcion de banda 5 ancha cumple al menos un criterio de disminucion durante los subciclos seleccionados, incluyendo el al menos un criterio de disminucion uno de (a) un intervalo dinamico de la porcion de banda ancha que no supera un intervalo dinamico de umbral y (b) un indice de cambio de la amplitud de la porcion de banda ancha que no supera un umbral de pendiente; y generar una senal de disparo de arco en serie si el valor de recuento de falla supera un umbral de recuento de falla; y un circuito de disparo en respuesta a la senal de disparo de arco en serie para abrir la linea de 10 distribucion electrica.

Un circuito electronico para detectar unas condiciones de formation de arco electrico en serie en una senal electrica sinusoidal puede comprender: un rectificador configurado para obtener el valor absoluto de la senal electrica sinusoidal; un receptor superheterodino configurado para extraer un componente de banda ancha de la senal sinusoidal rectificada; un contador acoplado al receptor y configurado para cambiar un valor de recuento de falla, 15 representando el valor de recuento de falla una propension de la senal sinusoidal para incluir una condition de formacion de arco electrico en serie, ocurriendo el cambio a multiples indices basandose en una o mas de una amplitud de cuarto de ciclo del componente de banda ancha durante el cuarto de ciclo siguiente a un cruce por cero de la senal sinusoidal rectificada, una amplitud de no cuarto de ciclo del componente de banda ancha despues del cuarto de ciclo y un indice de cambio de la amplitud del componente de banda ancha; y un comparador acoplado al 20 contador para generar una senal de disparo de arco en serie cuando el valor de recuento de falla supera un umbral de recuento de falla.

El contador puede disminuir y el indice puede ser mayor cuando la amplitud del cuarto de ciclo no supera un primer umbral de amplitud que cuando la amplitud del no cuarto ciclo no supera el primer umbral de amplitud.

El contador puede disminuir y el indice puede ser mayor cuando la amplitud del cuarto de ciclo y la amplitud del no 25 cuarto de ciclo superan colectivamente un umbral de cruce un numero predeterminado de veces que cuando la amplitud del no cuarto de ciclo no supera el primer umbral de amplitud.

El circuito electronico puede comprender un ASIC y un microprocesador.

Un metodo para la detection de falla electrica puede comprender: detectar un componente de alta frecuencia de una senal de energia electrica sinusoidal; identificar una porcion de banda ancha del componente de alta frecuencia; 30 almacenar un valor de recuento de falla que representa una propension del componente de alta frecuencia a estar en falla de arco; ajustar el valor de recuento de falla basandose en al menos una caracteristica de la porcion de banda ancha, incluyendo la al menos una caracteristica una o mas de la amplitud de la porcion de banda ancha durante el cuarto de ciclo creciente de la senal de energia electrica sinusoidal, la amplitud de la porcion de banda ancha despues del cuarto de ciclo creciente y un indice de cambio de la amplitud de la porcion de banda ancha, en 35 el que la al menos una caracteristica se corresponde con un factor de ajuste ponderado, el factor de ajuste ponderado definiendo una cantidad por la que el valor de recuento de falla se ajusta tras la deteccion de la al menos una caracteristica; generar una senal de disparo si el valor de recuento de falla supera un umbral de recuento de falla; y proporcionar la senal de disparo a un circuito de disparo para abrir la linea de distribution electrica en respuesta a la senal de disparo.

40 El circuito de deteccion de arco en serie puede configurarse para: proporcionar una senal de comando de ensayo a un generador de ruido RF, configurado el generador de ruido RF para generar una senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia y suministrar la senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia a una entrada del sensor de alta frecuencia en respuesta a la senal de comando de ensayo; y generar una senal de disparo de fallo de ensayo si el ajuste del valor de recuento de falla en respuesta a la senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia es 45 inconsistente con las caracteristicas de ajuste predeterminadas.

La senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia puede adaptarse para provocar que el modulo de deteccion ajuste el valor de recuento de falla para superar un umbral de recuento de falla de ensayo dentro de un periodo de tiempo de proceso de ensayo, en el que el valor de recuento de falla de ensayo es menor que el valor de recuento de falla.

50 El circuito de deteccion de arco en serie puede configurarse ademas para generar la senal de disparo de fallo de ensayo si el valor de recuento de falla no supera el umbral de recuento de falla de ensayo dentro del periodo de tiempo de proceso de ensayo.

La senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia puede ser sustancialmente similar a una senal generada por un dispositivo de comunicacion de linea de energia de banda ancha.

El circuito de deteccion de arco en serie puede configurarse ademas para proporcionar la senal de comando de ensayo al generador de ruido RF en respuesta a una solicitud de ensayo iniciada por el usuario.

El circuito de deteccion de arco en serie puede configurarse ademas para proporcionar automaticamente la senal de comando de ensayo al generador de ruido RF a intervalos predeterminados.

5 El dispositivo de deteccion de falla electrica puede comprender ademas: un dispositivo de memoria adaptado para registrar la senal de disparo de fallo de ensayo antes de la apertura de la llnea de distribucion electrica; y un dispositivo de visualizacion adaptado para mostrar una senal indicativa de la senal de disparo de fallo de ensayo.

El dispositivo de deteccion de falla electrica puede configurarse ademas para: establecer un periodo de tiempo de ensayo de falla de arco paralela; y proporcionar la senal de comando de ensayo a un oscilador de senal de ensayo, 10 configurado el oscilador de senal de ensayo para generar una senal de falla de arco paralela de ensayo que es sustancialmente similar a una condicion de falla de arco paralela y suministrar la senal de falla de arco paralela de ensayo corriente arriba del circuito de deteccion de falla de arco paralela; en el que el circuito de disparo se configura para generar una senal de disparo de fallo de ensayo si el circuito de deteccion de arco paralelo falla al generar la senal de disparo de arco paralelo en respuesta a la senal de falla de arco paralela de ensayo dentro del 15 periodo de tiempo de ensayo de falla de arco paralela.

El dispositivo de deteccion de falla electrica puede configurarse ademas para evitar que el circuito de disparo abra la llnea de distribucion electrica como resultado de la senal de disparo de arco paralelo generada en respuesta a la senal de falla de arco paralela de ensayo durante el periodo de tiempo de ensayo de falla de arco paralela.

El dispositivo de deteccion de falla electrica puede configurarse ademas para: establecer un periodo de tiempo de 20 ensayo de falla diferencial; y proporcionar la senal de comando de ensayo a un oscilador de estlmulo GFCI, configurado el oscilador de estlmulo GFCI para: generar una senal de falla diferencial de ensayo que es sustancialmente similar a una condicion de falla diferencial; y suministrar la senal de falla a tierra de ensayo a un puerto de ensayo del circuito de deteccion de falla diferencial; en el que el circuito de disparo se configura para generar la senal de disparo de falla de ensayo si el circuito de deteccion de falla diferencial falla al generar la senal 25 de disparo de falla diferencial en respuesta a la senal de falla diferencial de ensayo dentro del periodo de tiempo de ensayo de falla diferencial.

Claims (8)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para ensayar un dispositivo (100) de deteccion de falla electrica que tiene un microprocesador (150) y circuiterla de procesamiento analogica (130, 131), configurada la circuiterla de procesamiento analogica para detectar un componente de alta frecuencia de una senal de energla electrica sinusoidal (109), identificar una porcion de banda ancha del componente de alta frecuencia, y generar senales digitales indicativas de al menos una caracterlstica de la porcion de banda ancha, configurado el microprocesador (150) para almacenar un valor de recuento de falla que representa una propension del componente de alta frecuencia a estar en falla de arco, ajustar el valor de recuento de falla basandose en la al menos una caracterlstica de la porcion de banda ancha, y generar una senal de disparo si el valor de recuento de falla supera un umbral de recuento de falla, comprendiendo el metodo:

   proporcionar una senal de comando de ensayo a un generador de ruido RF (140), configurado el generador de ruido RF para generar, en respuesta a la senal de comando de ensayo, una senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia (RFNout) y suministrar la senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia a una entrada de la circuiterla de procesamiento analogica;

   (131) monitorizar, mediante el microprocesador, la senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia para determinar si las senales digitales generadas por la circuiterla de procesamiento analogica son consistentes con la senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia; y

   generar una senal de disparo de fallo de ensayo si las senales digitales generadas por la circuiterla de procesamiento analogica no son consistentes con la senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia.
2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, que incluye ademas:

   realizar, mediante el microprocesador, un ensayo de salud de microprocesador que incluye al menos uno de una comprobacion de redundancia clclica y una rutina de suma de control; y

   proporcionar una senal de confirmacion de estado a un subsistema de monitorizacion de salud del microprocesador de la circuiterla de procesamiento analogica si el ensayo de salud de microprocesador indica que el microprocesador esta funcionando dentro de especificaciones operativas predefinidas.
3. 3. El metodo de la reivindicacion 2, que incluye ademas mostrar la senal de confirmacion de estado en un dispositivo de visualizacion asociado con el dispositivo de deteccion de falla electrica.
4. 4. El metodo de la reivindicacion 2, que incluye ademas reiniciar, mediante el subsistema de monitorizacion de salud del microprocesador de la circuiterla de procesamiento analogica, el microprocesador si la senal de confirmacion de estado no se recibe en el subsistema de monitorizacion de salud del microprocesador durante un intervalo de tiempo predefinido.
5. 5. El metodo de la reivindicacion 4, que incluye ademas:

   realizar el ensayo de salud del microprocesador despues de reiniciar el microprocesador; y

   generar la senal de disparo de fallo de ensayo si (1) el ensayo de salud del microprocesador indica que el microprocesador no funciona de acuerdo con las especificaciones operativas predefinidas o (2) la senal de confirmacion de estado no se recibe en el subsistema de monitorizacion de salud del microprocesador durante un intervalo de tiempo predefinido.
6. 6. El metodo de la reivindicacion 1, que incluye ademas:

   registrar la senal de disparo de fallo de ensayo en un dispositivo de memoria asociado con el microprocesador; y mostrar, en un dispositivo de visualizacion asociado con el dispositivo de deteccion de falla electrica, una senal indicativa de la senal de disparo de fallo de ensayo
7. 7. El metodo de la reivindicacion 1, que incluye ademas:

   establecer un valor de recuento de falla de ensayo que es menor que el valor de recuento de falla, en el que la senal de ruido de banda ancha de alta frecuencia se adapta para provocar que el modulo de deteccion ajuste el valor de recuento de falla para superar un umbral de recuento de falla de ensayo dentro de un periodo de tiempo de proceso de ensayo; y

   generar la senal de disparo de fallo de ensayo si el valor de recuento de falla no supera el umbral de recuento de falla de ensayo dentro del periodo de tiempo de proceso de ensayo.
8. 8. Un metodo para ensayar un dispositivo de deteccion de falla electrica de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que el metodo es un metodo de automonitorizacion.

   5 9. Un metodo de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que el dispositivo electrico comprende una

   combinacion de dispositivo interruptor de corriente de falla de arco/dispositivo interruptor de corriente de falla a tierra.