ES2927486T3 - Procedimiento para la detección de fallas de arco de CA utilizando puntos de energía multidimensionales - Google Patents

Procedimiento para la detección de fallas de arco de CA utilizando puntos de energía multidimensionales Download PDF

Info

Publication number
ES2927486T3
ES2927486T3 ES18180028T ES18180028T ES2927486T3 ES 2927486 T3 ES2927486 T3 ES 2927486T3 ES 18180028 T ES18180028 T ES 18180028T ES 18180028 T ES18180028 T ES 18180028T ES 2927486 T3 ES2927486 T3 ES 2927486T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
energy
arc
sum value
values
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18180028T
Other languages
English (en)
Inventor
Jonathan C Kim
Bradley M Lehman
Dorin Octavian Neacsu
Roy Ball
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NORTHEASTERN, University of
Mersen USA EP Corp
Original Assignee
NORTHEASTERN, University of
Mersen USA EP Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NORTHEASTERN, University of, Mersen USA EP Corp filed Critical NORTHEASTERN, University of
Application granted granted Critical
Publication of ES2927486T3 publication Critical patent/ES2927486T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015Using arc detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

Un método para detectar una falla de arco en circuitos de CA. El método incluye monitorear perturbaciones en una señal de voltaje de CA mediante el análisis de puntos de energía multidimensionales. Se captura una señal de voltaje y se identifican el cruce por cero, el pico mínimo y el pico máximo. Las firmas de arco entre los picos máximo y mínimo de la señal de voltaje de CA capturada se analizan para detectar una falla de arco. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la detección de fallas de arco de CA utilizando puntos de energía multidimensionales Campo de la invención
[0001] La presente invención se refiere en general a la detección de fallas de arco eléctrico, y más particularmente a un procedimiento de detección de fallas de arco de CA que utiliza puntos de energía multidimensionales.
Antecedentes de la invención
[0002] Esta invención se refiere a la identificación de fallas de arco eléctrico y, más particularmente, a un procedimiento para identificar la ocurrencia de eventos de arco de CA.
[0003] Una falla de arco es una descarga de electricidad de alta potencia entre dos o más conductores. Esta descarga se traduce en calor, que puede romper el aislamiento del alambre y posiblemente desencadenar un incendio eléctrico. Las causas comunes de fallas de arco incluyen conexiones defectuosas debido a la corrosión y la degradación del cableado eléctrico, el equipo y las interconexiones relacionadas debido a la temperatura, la humedad, la vibración u otras condiciones ambientales. En algunos casos, la degradación se debe simplemente al envejecimiento de los componentes durante un período de tiempo.
[0004] En vista de los graves riesgos de seguridad asociados con una falla de arco, es importante tener la capacidad de detectar de forma rápida, confiable y precisa la presencia de una condición de falla de arco.
[0005] Los procedimientos de la técnica anterior para detectar fallas de arco de CA se han basado en un análisis de perturbaciones en la señal de "corriente". Por el contrario, la presente invención proporciona un procedimiento mejorado de detección de fallas de arco de CA que se basa en un análisis de la señal de "voltaje" para detectar una falla de arco.
[0006] El documento US 5.485093 describe un procedimiento y se proporcionan aparatos para detectar una falla en una línea eléctrica que porta un parámetro de línea tal como una corriente de carga. El aparato supervisa y analiza la corriente de carga para obtener un valor de energía. El valor de energía se compara con un valor umbral almacenado en un búfer. Si el valor de energía es mayor que el valor umbral, se incrementa un contador. Si el valor de energía es mayor que un umbral de valor alto o menor que un umbral de valor bajo, entonces se incrementa un segundo contador. Si la diferencia entre dos valores de energía posteriores es mayor que una constante, entonces se incrementa un tercer contador. Se emite una señal de falla si el contador es mayor que un valor límite del contador y p bien el segundo contador es mayor que un segundo valor límite o bien el tercer contador es mayor que un tercer valor límite.
Resumen de la invención
[0007] De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento para detectar fallas de arco en un circuito de CA, que comprende: (a) medir una señal de voltaje de CA para obtener un ciclo de la señal de voltaje de CA; (b) obtener un valor de suma de energía de la izquierda y un valor de suma de energía de la derecha de la señal de voltaje de CA medida, donde el valor de suma de energía de la izquierda se determina sumando los valores de energía de la izquierda a la izquierda de un cruce de cero y el valor de suma de energía de la derecha se determina sumando los valores de energía de la derecha a la derecha del cruce de cero; (c) obtener un valor de suma de energía diferencial de la izquierda y un valor de suma de energía diferencial de la derecha, donde el valor de suma de energía diferencial de la izquierda y el valor de suma de energía diferencial de la derecha respectivamente indican cambios en el valor de suma de energía de la izquierda y el valor de suma de energía de la derecha; (d) obtener un valor de suma de energía total para su uso en la generación de límites de arco estable, donde el valor de suma de energía total es una suma del valor de suma de energía de la izquierda y el valor de suma de energía de la derecha; (e) determinar si tanto el valor de suma de energía diferencial de la izquierda como el valor de suma de energía diferencial de la derecha están simultáneamente dentro de sus respectivos límites de arco transitorio, donde, si tanto el valor de suma de energía diferencial de la izquierda como el valor de suma de energía diferencial de la derecha están simultáneamente dentro de sus respectivos límites de arco transitorio, entonces establecer un indicador de arco potencial; (f) determinar si tanto el valor de suma de energía de la izquierda como el valor de suma de energía de la derecha están simultáneamente dentro de límites de arco estables, donde, si tanto el valor de suma de energía de la izquierda como el valor de suma de energía de la derecha están simultáneamente dentro de los límites de arco estables, entonces establecer un indicador de arco potencial; (g) detectar una falla de arco si se establece un número predeterminado de indicadores de arco potenciales consecutivos; y (h) repetir las etapas (a) a (g) una pluralidad de veces para supervisar las fallas de arco.
[0008] Una ventaja de la presente invención es la provisión de un procedimiento de detección de fallas de arco de CA que se basa en un análisis de una señal de voltaje para detectar una falla de arco.
[0009] Otra ventaja de la presente invención es la provisión de un procedimiento de detección de fallas de arco de CA que es rápido, confiable y preciso.
[0010] Una ventaja adicional de la presente invención es la provisión de un procedimiento de detección de fallas de arco de CA que reduce la necesidad de tiempo para detectar una falla de arco de CA.
[0011] Estas y otras ventajas se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones ilustradas tomadas junto con los dibujos incluidos y las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
[0012] La invención puede tomar forma física en determinadas partes y disposición de partes, una realización de la cual se describirá en detalle en la memoria descriptiva y se ilustrará en los dibujos incluidos que forman parte de la misma, y donde:
la figura 1 es un diagrama de flujo de un algoritmo de detección de fallas de arco mejorado según una realización de la presente invención;
la figura 2 es un diagrama de flujo de un subprocedimiento del algoritmo de detección de fallas de arco mostrado en la figura 1;
la figura 3 ilustra un circuito de ejemplo donde se detecta una falla de arco usando el algoritmo de detección de fallas de arco de la figura 1;
la figura 4 muestra una señal de voltaje de rejilla capturada con arco presente;
la figura 5 muestra la señal de voltaje de la figura 4 después del filtrado digital;
la figura 6 muestra la señal filtrada digitalmente de la figura 5 después del recorte;
la figura 7 muestra una forma de onda de energía obtenida al cuadrar la señal de voltaje recortado de la figura 6; la figura 8 muestra
Figure imgf000003_0001
gráfico de valores de suma de energía de la izquierda;
la figura 9 muestra un gráfico de valores de suma de energía de la derecha;
la figura 10 muestra un gráfico de valores de suma de energía diferencial de la izquierda;
la figura 11 muestra un gráfico de valores de suma de energía diferencial de la derecha;
la figura 12 muestra un gráfico de indicadores que indican la actividad potencial de arco estable y transitorio; y la figura 13 muestra una salida de una señal de detección de fallas que indica la presencia/ausencia de una falla de arco según una realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
[0013] Refiriéndose ahora a los dibujos donde las representaciones son con el propósito de ilustrar una realización de la invención solamente y no con el propósito de limitarla, la figura 1 es un diagrama de flujo de un algoritmo de detección de fallas de arco 5, según una realización de la presente invención; La figura 2 es un diagrama de flujo de un subprocedimiento del algoritmo de detección de fallas de arco 5, y la figura 3 ilustra un circuito 2 ejemplar donde se detecta una falla de arco usando el algoritmo de detección de fallas de arco 5. El circuito 2 comprende una fuente de alimentación de CA 80, un divisor de voltaje 82, un espacio de aire 84 y una carga 86. El ordenador 90 está programado para funcionar de acuerdo con el algoritmo de detección de fallas de arco 5 que se describe en detalle a continuación. Los datos de voltaje se adquieren mediante el ordenador 90 usando un dispositivo de adquisición de datos 88 (por ejemplo, DAQ multifunción para USB de National Instrument - modelo n.° NI Us B-6221).
[0014] Con referencia ahora a la figura 1, la etapa 10 del algoritmo 5 es la adquisición y preparación de datos de una forma de onda de energía. Los detalles de la etapa 10 se describirán ahora con referencia al subprocedimiento mostrado en la figura 2 y las formas de onda mostradas en las figuras 4-7.
[0015] Se mide una ventana de un ciclo de voltaje (etapa 12), y se determina el instante de tiempo de picos máximo y mínimo de la forma de onda de voltaje (preferentemente después del primer milisegundo) (etapa 14). Es ventajoso omitir el primer milisegundo de la ventana desde la consideración porque, cuando esta señal se filtra (como se describe a continuación), el timbre ocurrirá en este período de tiempo.
[0016] En la realización ilustrada, se captura un ciclo y medio del voltaje de rejilla para obtener el único ciclo de un voltaje. La "marca de truncamiento" mostrada en la figura 4 reduce la ventana de interés, ya que los puntos de datos antes de la marca de truncamiento estarán contaminados con ruido del filtro digital. Las signaturas de arco se analizan entre los picos mínimo y máximo, como se describirá en detalle a continuación.
[0017] En la etapa 16, se determina un cruce de cero entre los picos máximo y mínimo (que denota un eje de simetría). El marcador de cruce de cero denota el eje de simetría que divide los lados de la izquierda y de la derecha. Las etapas 12-16 se ilustran mediante la forma de onda mostrada en la figura 4.
[0018] A continuación, se aplica un filtro de paso de banda a toda la ventana de voltaje (etapa 18), como se muestra en la figura 5. Por consiguiente, el voltaje de rejilla capturado se filtra digitalmente. Los marcadores para el pico mínimo y máximo mantienen el área de análisis de interés. El marcador de cruce de cero mantiene la posición del cruce de cero de la señal de voltaje sin filtrar. Los picos grandes creados por el procedimiento de filtrado digital se ven antes de la marca de truncamiento y no se consideran en el análisis descrito en detalle a continuación.
[0019] En la etapa 18, la ventana filtrada se trunca entre el instante entre los picos máximo y mínimo de la forma de onda de voltaje antes del filtrado, como se muestra en la figura 6. Por consiguiente, la señal filtrada digitalmente se recorta de modo que solo se analicen los datos entre los marcadores de pico mínimo y máximo.
[0020] A continuación, el voltaje se cuadra en cada punto de muestra (etapa 22) para obtener valores de energía V2, proporcionando así la forma de onda de energía resultante mostrada en la figura 7. Por consiguiente, la señal de voltaje recortado mostrada en la figura 6 se cuadra para generar la forma de onda de energía de la figura 7. Tanto la energía de la izquierda como la energía de la derecha se muestran en la forma de onda de energía calculada de la figura 7.
[0021] En la etapa 24, se aplican un umbral de energía inferior y un umbral de energía superior. Los umbrales de energía inferior y superior están predeterminados en función de una señal de voltaje de rejilla pura sin arco. En el ejemplo ilustrado, el umbral de energía superior está fuera de los límites del gráfico mostrado en la figura 7.
[0022] En la etapa 26, los valores de energía de la izquierda (es decir, los valores de energía a la izquierda del cruce de cero) y los valores de energía de la derecha (es decir, los valores de energía a la derecha del cruce de cero), entre los umbrales inferior y superior, se suman respectivamente para obtener dos (2) puntos de energía (es decir, un valor de suma de energía de la izquierda y un valor de suma de energía de la derecha). La etapa de adquisición y preparación de datos 10 mostrada en la figura 2 se repite como un subprocedimiento para obtener una pluralidad de conjuntos de puntos de energía para el algoritmo 5, como se describirá a continuación. Por ejemplo, los datos pueden adquirirse durante un período de muestreo t. En la realización ilustrada en esta solicitud, el período de muestreo t es de 12,5 segundos. Sin embargo, se contempla que el período de muestreo pueda ser un período de tiempo continuo para supervisar continuamente de este modo un circuito para la detección de una falla de arco de CA.
[0023] Volviendo ahora a la figura 1, se muestran tres procedimientos diferentes (etapas 30-38, 40-48 y 50-58) asociados respectivamente con la evaluación de la suma de energía de la izquierda (etapas 30-38), la suma de energía de la derecha (etapas 40-48) y la suma de energía total (etapas 50-58). La suma de energía total se refiere a la suma tanto del valor de energía de la izquierda como del valor de energía de la derecha.
[0024] Con referencia a la etapa 30, el valor de suma de energía de la izquierda se obtiene a partir de la etapa 10. En la etapa 32, se determina un valor de energía de suma diferencial de la izquierda restando el valor de energía de suma de la izquierda actual del valor de energía de suma de la izquierda anterior (es decir, el valor de energía de suma de la izquierda obtenido durante la iteración anterior de la etapa 10). De manera similar, en la etapa 40, el valor de suma de energía de la derecha se obtiene a partir de la etapa 10. En la etapa 42, un valor de energía de suma diferencial de la derecha se determina restando el valor de energía de suma de la derecha actual del valor de energía de suma de la derecha anterior (es decir, el valor de energía de suma de la derecha obtenido durante la iteración anterior de la etapa 10). En la etapa 50, se obtiene un valor de suma de energía total sumando el valor de suma de la izquierda y el valor de suma de energía de la derecha.
[0025] Como se discutirá en mayor detalle a continuación, la etapa de adquisición de datos 10 se repite de acuerdo con el algoritmo 5. Por lo tanto, se obtienen una pluralidad de valores de suma de energía de la izquierda (etapa 30), una pluralidad de valores de suma de energía de la derecha (etapa 40) y una pluralidad de valores de suma de energía total (etapa 50). La figura 8 muestra una pluralidad de valores de suma de energía de la izquierda obtenidos en la etapa 30 durante el período de muestreo t. Asimismo, la figura 9 muestra una pluralidad de valores de suma de energía de la derecha obtenidos en la etapa 40 durante el período de muestreo t. Los valores de suma de energía total son la suma de los valores de suma de energía de la izquierda y de la derecha. La figura 10 muestra una pluralidad de valores de energía de suma diferencial de la izquierda obtenidos en la etapa 32 durante el período de muestreo t. El gráfico mostrado en la figura 10 enfatiza los cambios en los valores de suma de energía con el tiempo. Asimismo, en la figura 11 se muestra una pluralidad de valores de energía de suma diferencial de la derecha obtenidos en la etapa 42 durante el período de muestreo t.
[0026] Con referencia ahora a las etapas 34, 44 y 54, se determina si, como resultado de repetir la etapa 10 de acuerdo con el algoritmo 5, se ha obtenido actualmente un número suficiente de valores de suma de energía (es decir, valores de suma de energía de la izquierda, valores de suma de energía de la derecha y valores de suma de energía total) de modo que se puedan determinar los valores de suma de energía promedio. Si se ha obtenido un número suficiente de valores de suma de energía, entonces se determinan los valores promedio para los valores de suma de energía de la izquierda, los valores de suma derecha y los valores de suma de energía total (etapas 36, 46 y 56). Estos valores de suma de energía promedio se utilizan para determinar los límites de seguimiento de arco, como se describirá ahora en detalle.
[0027] Los límites de seguimiento de arco para una región de detección de arco estable (asociada con los valores de suma de energía de la izquierda y de la derecha) y una región de detección de arco de tránsito (asociada con los valores de suma de energía diferencial de la izquierda y de la derecha) se determinan en función de los respectivos valores de suma de energía promedio (etapas 38, 48 y 58). Cabe señalar que los límites para la región de detección de arco estable para los valores de suma de energía tanto izquierda como de la derecha son los mismos.
[0028] Ahora se describirán en detalle los cálculos para determinar los límites (inferior y superior) para establecer la región de detección de arco estable. De acuerdo con una realización de la presente invención, los límites de la región de detección de arco estable se calculan de acuerdo con la siguiente expresión:
S ^ a rc ^ 2 avg ± { V Zavg * %SA + Km )
donde:
SAarc es un valor indicativo de los límites superior e inferior de la región de detección de arco estable;
V2avg es el promedio aritmético de un grupo de valores de suma de energía consecutivos de la izquierda y de la derecha; y Xsa e Ysa son valores de escala y de desplazamiento constantes, respectivamente, determinados empíricamente de antemano.
[0029] De acuerdo con una realización de la presente invención, los límites superior e inferior se calculan cada vez que hay un número suficiente de nuevos valores de suma de energía para tomar otro promedio.
[0030] Las figuras 8 y 9 muestran la región de detección de arco estable 102 definida por el límite inferior 104 y el límite superior 106. Los límites en el gráfico han alcanzado sus límites inferior y superior, que son constantes determinadas de antemano en función de los valores de energía debido a sobretensiones repentinas (es decir, cargas de conmutación) y funcionamientos normales (una energía de referencia en el sistema) caracterizadas específicamente por la energía en el lado izquierdo del cruce de cero.
[0031] Ahora se describirá en detalle la determinación de los límites para establecer la región de detección de arco transitorio para los valores de suma de energía diferencial de la izquierda. Cabe señalar que la determinación de los límites para establecer la región de detección de arco transitorio para los valores de suma de energía diferencial de la derecha es sustancialmente la misma, sin embargo, los valores para los valores de suma de energía diferencial de la derecha se sustituyen por los valores de suma de energía diferencial de la izquierda.
[0032] De acuerdo con una realización de la presente invención, los límites de la región de detección de arco transitorio para los valores de suma de energía diferencial de la izquierda se calculan de acuerdo con la siguiente expresión:
T A Larc — A V 2 Lavy ¿ {_AV2Lavg * X LTA Ylt a ]
donde:
TALarc es un valor indicativo de los límites superior e inferior de la izquierda de la región de detección de arco transitorio;
AV2Lavg es el promedio de un grupo de valores de suma de energía diferencial consecutivos de la izquierda; y Xlta e Ylta son factores de escala y de desplazamiento constantes, respectivamente, determinados empíricamente de antemano.
[0033] Los límites superior e inferior se calculan cada vez que hay un número suficiente de nuevos valores de suma de energía para tomar otro promedio.
[0034] La figura 10 muestra la región de detección de arco transitorio 122, definida por el límite inferior 124 y el límite superior 126, para los valores de suma de energía diferencial de la izquierda. Los límites en el gráfico han alcanzado sus límites inferior y superior, que son constantes determinadas de antemano en función de los valores de energía debido a sobretensiones repentinas (es decir, cargas de conmutación) y funcionamientos normales (una energía de referencia en el sistema) caracterizadas específicamente por la energía en el lado izquierdo del cruce de cero.
[0035] La figura 11 muestra la región de detección de arco transitorio 132, definida por el límite inferior 134 y el límite superior 136, para los valores de suma de energía diferencial de la derecha.
[0036] De acuerdo con una realización de la presente invención, pueden establecerse valores de límite mínimo y máximo predeterminados para los límites superior e inferior que definen la región de detección de arco transitorio. En la realización ilustrada mostrada en las figuras 10 y 11, el valor calculado para el límite inferior es menor que el valor límite mínimo. Por consiguiente, los límites inferiores 124 y 134 se establecen en el valor límite mínimo. Del mismo modo, el valor calculado para el límite superior es mayor que el valor límite máximo. Por consiguiente, los límites superiores 126 y 136 se establecen en el valor límite máximo.
[0037] En la etapa 62, si tanto el valor de suma de energía diferencial de la izquierda (figura 10) como el valor de suma de energía diferencial de la derecha correspondiente (figura 11) permanecen simultáneamente dentro de sus respectivos límites de detección de arco transitorio, entonces se determina que se ha detectado una signatura de arco potencial y se establece un indicador de arco potencial (etapa 70). De manera similar, en la etapa 64, si tanto el valor de suma de energía de la izquierda (figura 8) como el valor de suma de energía de la derecha (figura 9) se encuentran simultáneamente dentro de los límites de detección de arco estable, entonces se ha detectado una signatura de arco potencial y se establece un indicador de arco potencial (etapa 70). En la etapa 72, se determina si se ha establecido un número predeterminado de indicadores de arco potencial consecutivos. Si se ha establecido el número predeterminado de indicadores de arco potencial consecutivos, entonces se detecta una falla de arco (etapa 74).
[0038] Con referencia ahora a la figura 12, cuando se detecta una signatura de arco potencial, se establece un indicador para realizar un seguimiento de todos los arcos potenciales. El triángulo que apunta hacia abajo es indicativo de actividad de arco estable (etapa 64), mientras que el triángulo que apunta hacia arriba es indicativo de actividad de arco transitorio (etapa 62).
[0039] En la realización ejemplar ilustrada de la presente invención, el número predeterminado de indicadores de arco potencial consecutivos para la detección de una falla de arco se establece para cinco indicadores. Por consiguiente, cuando se detectan cinco signaturas de arco potencial consecutivas, el algoritmo 5 determina que se ha producido una falla de arco (etapa 74). Debe apreciarse que el número predeterminado de indicadores consecutivos que deben configurarse para detectar una falla de arco puede ajustarse a otros valores de acuerdo con la presente invención.
[0040] Si no se han detectado múltiples indicadores consecutivos en la etapa 72, entonces el algoritmo 5 se repite volviendo a la etapa 10 para adquirir otro conjunto de valores de suma de energía.
[0041] En respuesta a la detección de una falla de arco en la etapa 74, se puede activar una señal de detección de indicador de arco. Se puede activar una advertencia visual u otro indicador en respuesta a la activación de esta señal de detección de indicador de arco.
[0042] En el ejemplo dado, se generó un arco a 800 ms (en el eje x en el gráfico es la marca 32). Una falla de arco se determinó mediante el algoritmo 5 a 900 ms (en el eje x en el gráfico es la marca 36). En consecuencia, el tiempo requerido para una detección de falla de arco fue de 100 ms para un sistema con señal de CA de 120 Vrms a 60 Hz con una carga aproximada de 10,2 A.
[0043] Lo anterior describe realizaciones específicas de la presente invención. Debe apreciarse que estas realizaciones se describen únicamente con fines ilustrativos, y que los expertos en la técnica pueden poner en práctica numerosas alteraciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención. Se pretende que todas estas modificaciones y alteraciones se incluyan en la medida en que estén dentro del alcance de la invención como se reivindica o sus equivalentes.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para detectar fallas de arco en un circuito de CA, que comprende:
(a) medir una señal de voltaje de CA (10) para obtener un ciclo de la señal de voltaje de CA;
(b) obtener un valor de suma de energía de la izquierda (30) y un valor de suma de energía de la derecha (40) de la señal de voltaje de CA medida, donde el valor de suma de energía de la izquierda se determina sumando los valores de energía de la izquierda a la izquierda de un cruce de cero y el valor de suma de energía de la derecha se determina sumando los valores de energía de la derecha a la derecha del cruce de cero;
(c) obtener un valor de suma de energía diferencial de la izquierda (32) y un valor de suma de energía diferencial de la derecha (42), donde el valor de suma de energía diferencial de la izquierda y el valor de suma de energía diferencial de la derecha respectivamente indican cambios en el valor de suma de energía de la izquierda y el valor de suma de energía de la derecha;
(d) obtener un valor de suma de energía total (50) para su uso en la generación de límites de arco estable, donde el valor de suma de energía total es una suma del valor de suma de energía de la izquierda y el valor de suma de energía de la derecha;
(e) determinar si tanto el valor de suma de energía diferencial de la izquierda como el valor de suma de energía diferencial de la derecha están simultáneamente dentro de sus respectivos límites de arco transitorio, donde, si tanto el valor de suma de energía diferencial de la izquierda como el valor de suma de energía diferencial de la derecha están simultáneamente dentro de sus respectivos límites de arco transitorio, entonces establecer un indicador de arco potencial;
(f) determinar si tanto el valor de suma de energía de la izquierda como el valor de suma de energía de la derecha están simultáneamente dentro de límites de arco estable, donde, si tanto el valor de suma de energía de la izquierda como el valor de suma de energía de la derecha están simultáneamente dentro de los límites de arco estable, entonces establecer un indicador de arco potencial (70);
(g) detectar una falla de arco (74) si se establece un número predeterminado de indicadores de arco potenciales consecutivos; y
(h) repetir las etapas (a) a (g) una pluralidad de veces para supervisar las fallas de arco.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde la etapa de obtener la pluralidad de valores de suma de energía de la izquierda y la pluralidad de valores de suma de energía de la derecha incluye:
determinar picos máximo y mínimo (14) en el único ciclo de la señal de voltaje de CA;
determinar el cruce de cero (16) entre los picos máximo y mínimo del único ciclo de la señal de voltaje de CA; aplicar un filtro de paso de banda (18) al único ciclo de la señal de voltaje de CA;
truncar (20) el único ciclo de la señal de voltaje de CA a una ventana entre los picos máximo y mínimo; cuadrar (22) los valores de voltaje del único ciclo de la señal de voltaje de CA para obtener valores de voltaje al cuadrado indicativos de valores de energía;
aplicar (24) umbrales de energía mínimos y máximos a los valores de energía; y
sumar (26) los valores de energía a la izquierda del cruce de cero dentro de los umbrales de energía mínima y máxima para determinar el valor de suma de energía de la izquierda y sumar los valores de energía a la derecha del cruce de cero dentro de los umbrales de energía mínima y máxima para determinar el valor de suma de energía de la derecha.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, donde los límites de arco estable se determinan usando un promedio aritmético de un grupo de valores de suma de energía consecutivos de la izquierda y de la derecha.
4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el límite de detección de arco transitorio para el valor de suma de energía diferencial de la izquierda se determina usando un promedio de un grupo de valores de suma de energía diferencial de la izquierda consecutivos.
5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el límite de detección de arco transitorio para el valor de suma de energía diferencial de la derecha se determina usando un promedio de un grupo de valores de suma de energía diferencial de la derecha consecutivos.
6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el número predeterminado de indicadores de arco potencial consecutivos es al menos 5.
7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dichos límites de arco transitorio y dichos límites de arco estable se recalculan periódicamente.
ES18180028T 2017-07-06 2018-06-27 Procedimiento para la detección de fallas de arco de CA utilizando puntos de energía multidimensionales Active ES2927486T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/642,409 US10509067B2 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Method for AC arc fault detection using multidimensional energy points

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2927486T3 true ES2927486T3 (es) 2022-11-07

Family

ID=62791679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18180028T Active ES2927486T3 (es) 2017-07-06 2018-06-27 Procedimiento para la detección de fallas de arco de CA utilizando puntos de energía multidimensionales

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10509067B2 (es)
EP (1) EP3442087B1 (es)
CN (1) CN109212387B (es)
ES (1) ES2927486T3 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111025102B (zh) * 2019-12-13 2022-04-19 湖南长高思瑞自动化有限公司 基于电压波形分析的低压电弧故障检测方法及装置
CN113970678A (zh) * 2021-10-18 2022-01-25 上海华建电力设备股份有限公司 一种基于终端供电电压波形的串联电弧故障检测方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729145A (en) 1992-07-30 1998-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for detecting arcing in AC power systems by monitoring high frequency noise
US5485093A (en) 1993-10-15 1996-01-16 The Texas A & M University System Randomness fault detection system
CN1179213C (zh) * 1997-08-14 2004-12-08 亨德里机械工厂 电弧监测系统
US6625550B1 (en) 1998-02-19 2003-09-23 Square D Company Arc fault detection for aircraft
US6362628B2 (en) * 1998-12-21 2002-03-26 Pass & Seymour, Inc. Arc fault circuit detector device detecting pulse width modulation of arc noise
AU2001270178A1 (en) 2000-06-26 2002-01-08 Premier Aviation, Inc. Method and apparatus for detecting electrical faults and isolating power source from the electrical faults
US20050254187A1 (en) 2004-05-11 2005-11-17 Defond Components Limited Arc fault circuit interrupter
FR2876187B1 (fr) * 2004-10-01 2006-12-15 Airbus France Sas Procede et dispositif de detection d'un phenomene d'arc electrique sur au moins un cable electrique
DE102004056436B4 (de) 2004-11-19 2019-04-04 Jenoptik Advanced Systems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Fehlerstrom-Lichtbögen in elektrischen Stromkreisen
US7391218B2 (en) 2005-03-11 2008-06-24 Honeywell International Inc. Method and apparatus for generalized arc fault detection
US7460346B2 (en) 2005-03-24 2008-12-02 Honeywell International Inc. Arc fault detection and confirmation using voltage and current analysis
US7796366B2 (en) 2005-12-09 2010-09-14 Hamilton Sundstrand Corporation AC arc fault detection and protection
US7400481B2 (en) 2005-12-29 2008-07-15 Sensata Technologies, Inc. Low cost arc fault detection technique
US7499250B2 (en) * 2006-04-19 2009-03-03 Siemens Energy & Automation, Inc. Systems, devices, and methods for temperature compensation in arc fault detection systems
US7750645B2 (en) 2007-08-15 2010-07-06 Applied Materials, Inc. Method of wafer level transient sensing, threshold comparison and arc flag generation/deactivation
JP5369490B2 (ja) 2008-05-13 2013-12-18 シンフォニアテクノロジー株式会社 アーク検出装置及びこれを備えた航空機
JP5419579B2 (ja) * 2009-05-28 2014-02-19 京セラ株式会社 アーク検出手段とそれを用いた制御手段及び連絡手段
AU2010275466B2 (en) 2009-07-23 2015-11-26 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for detection and control of DC arc faults
KR20120032925A (ko) 2010-09-29 2012-04-06 삼성전자주식회사 전기기기, 전기기기 시스템 및 그 아크 결함 검출 방법
US20130015875A1 (en) 2011-07-13 2013-01-17 United Solar Ovonic Llc Failure detection system for photovoltaic array
US9329220B2 (en) 2012-08-27 2016-05-03 The Texas A&M University System Method and system for detecting arc faults and flashes using wavelets
DE102012215310B4 (de) * 2012-08-29 2020-09-03 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung für eine elektrische Schutzeinrichtung
FR3002645B1 (fr) 2013-02-22 2016-09-09 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de detection d'arc electrique dans une installation photovoltaique
CN105445611B (zh) * 2014-05-30 2019-11-08 西门子公司 故障电弧的检测方法和检测装置
CN105223427B (zh) * 2014-06-17 2019-05-17 西门子公司 故障电弧的检测方法和检测装置
CN104360205A (zh) 2014-12-01 2015-02-18 河北工业大学 串联电弧故障检测方法及其专用装置
US9797941B2 (en) 2014-12-29 2017-10-24 Eaton Corporation Arc fault detection system and method and circuit interrupter employing same
CN104764963B (zh) 2015-04-20 2018-03-13 河北工业大学 交流电弧故障检测方法
US20160370420A1 (en) 2015-06-16 2016-12-22 Clinton Instrument Company Apparatus and method for spark fault detection and typing
CN105067966B (zh) * 2015-07-08 2017-10-10 上海交通大学 基于特征模态分量能量分析的低压交流故障电弧检测方法
CN106771798A (zh) * 2015-11-25 2017-05-31 山东建筑大学 一种基于小波系数均差值的故障电弧检测方法
FR3046232B1 (fr) * 2015-12-28 2018-02-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede pour detecter un arc electrique par analyse de sa signature acoustique
CN107300662B (zh) * 2017-08-14 2020-07-28 北京腾控科技有限公司 无外部供电的电弧报警器
CN107994866B (zh) * 2017-12-07 2019-10-08 科华恒盛股份有限公司 直流电弧故障检测的方法、装置、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US10509067B2 (en) 2019-12-17
CN109212387B (zh) 2020-12-29
CN109212387A (zh) 2019-01-15
EP3442087B1 (en) 2022-08-17
US20190011489A1 (en) 2019-01-10
EP3442087A1 (en) 2019-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10620256B2 (en) Direct current meter employing waveform separator for detecting leakage current
FI107083B (fi) Menetelmä ja järjestelmä osittaispurkauksen aiheuttajan tunnistamiseksi
US20210044116A1 (en) Waveform separator apparatus and method for detecting leakage current in high voltage direct current power systems
ES2686294T3 (es) Identificación y detección direccional de un fallo en una red trifásica
ES2927486T3 (es) Procedimiento para la detección de fallas de arco de CA utilizando puntos de energía multidimensionales
ES2959450T3 (es) Método y sistema para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario y vehículo ferroviario
KR20120036804A (ko) 3?상 중간 전압 전력 분배 시스템에서의 과도 및 간헐 접지 고장 검출 및 방향 판정 방법 및 시스템
BRPI0708775B1 (pt) método e dispositivo para indicar uma descarga elétrica em um meio não condutor entre um elemento de rolamento e um condutor em um mancal de um sistema de acionamento elétrico
Cheng et al. Series arc fault detection and implementation based on the short-time fourier transform
ES2952024T3 (es) Detección de defectos a tierra de una batería de UPS
CN106841810A (zh) 绝缘子检测仪
EP2224255A2 (en) Method of detecting a wet arc fault in AC power distribution wires
BR102013001428A2 (pt) Aparelho, circuito e método para determinar a localização de um distúrbio elétrico em um circuito
ES2778087T3 (es) Procedimiento para determinar la causa de una falla en una red de suministro de energía eléctrica y aparato de protección para realizar un procedimiento de esa clase
JP6303240B2 (ja) 検出装置、電力供給システム及び検出方法
JP2011237182A (ja) 部分放電判別装置及び部分放電判別方法
KR20080071259A (ko) 전선로의 누설전류 유효성분 측정 연산 장치 및 그 방법
CN101938116B (zh) 继电保护方法和装置
KR101228530B1 (ko) 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법
ES2240103T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la deteccion de arcos voltaicos parasitos.
GB2550606B (en) Apparatus for and a method of detecting leakage of current
JP2018004394A (ja) 漏れ電流測定方法および漏れ電流測定装置
WO2010092204A1 (es) Sistema y método de deteccion de faltas a tierra en sistemas de corriente continua alimentados mediante rectificadores
Tanaka et al. Development of a deterioration diagnosis device for arresters on shinkansen feeding circuits
EP3548906A1 (en) Waveform separator apparatus and method for detecting leakage current in high voltage direct current power systems