故障电弧的检测方法和检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路技术领域，具体涉及一种故障电路的检测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 用电引起的电气火灾逐年上升，已成为引发火灾的最主要原因。现有的过电流保 护电器和剩余电流保护电器不能降低由于电弧故障引起的电气火灾危险，送类电气火灾事 故约占整个电气火灾的30%左右。电弧故障检测装置是一种新颖的电弧故障保护电器，它 能检测电气线路中的电弧故障，并在引发电气火灾W前切断电路，有效地防止终端电路的 电弧故障引起的电气火灾。电弧故障断路器弥补了其他保护装置的不足，极大地提高了电 气火灾的防护水平。
[0003] -些现有的电弧故障检测装置和方法是利用弧光的强度等物理特征加上实时检 测的过电流幅值、过电流变化率作为故障电弧的识别特征。送种方法存在如下缺陷。
[0004] 首先，检测过电流幅值或者过电流变化率导致识别出电弧的时间比较晚。同时，一 些小能量电弧的弧光强度由于太小而无法识别。因此无法在早期阶段识别送些小能量故障 电弧。送些小能量故障电弧会发展成大能量故障电弧，从而带来较大的损害。因此，总是 希望及早地检测到故障电弧的发生，W便在故障电弧尚不足W损坏断路器设备时及时地跳 间、灭弧，从而保护工作人员、电力设备和电力系统，并延长电力设备和电力系统的使用寿 命。同时，提高电气火灾的防护水平。
[0005] 其次，在正常电气线路中，会存在大量正常电弧，例如开关电器操作产生的电弧、 电动机电刷产生的电弧、弧焊机产生的电弧、插头插拔过程中产生的电弧等。此外，许多电 子设备也会产生类似于故障电弧的电流波形和电压波形。因此，电弧故障断路器必需要能 准确地区别正常电弧和故障电弧，送样才能迅速、有效地提供保护，同时防止误动作的发 生，送是电弧故障断路器的技术关键。
[0006] 最后，对于具有ZSI(Zone-SelectiveInterlocking)功能的电力系统而言，及早 地检测到故障电弧的发生更为重要。在使用了具有ZSI功能的电力系统中，断路器对应不 同级别的电路，在下游电路内发生故障时，对应该下游电路的断路器迅速跳间，同时闭锁上 游电路，W实现级间选择性的配合。但是，如果不能及早检测到故障电弧的发生，则无法实 现提前限流，很可能出现对两个不同级别的电路同时进行保护的情况，影响ZSI功能的实 现。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供了一种故障电路的检测方法和装置，能够在故障电弧出现之前 及时地预测到故障电弧的发生。
[0008] 本发明的一个实施例提供一种故障电弧的检测方法，该方法包括；(a)采样一电 路的瞬时电流值；化）利用所述瞬时电流值预测电流峰值，当预测的电流峰值大于预定的 阔值时，确定将要出现第一能量故障电弧；和（C)将所述瞬时电流值的时域特征或频域特 征与该电路故障电弧的电流的基准时域特征或频域特征进行比较，当所述瞬时电流的时域 特征或频域特征与该电路故障电弧电流的基准时域特征或频域特征的相似度达到预定的 范围时，确定出现第二能量故障电弧。
[0009] 上述故障电弧的检测方法能够在电流达到峰值之前，及时地预测故障电弧的发 生，并能够区分不同类型的故障电弧。步骤化）中利用预测电流峰值的方式要比步骤（C) 中特征比对的方式需要的时间短，因此上述算法能够较早地通过预测方式检测出短路故障 电弧。和现有的实时检测过电流幅值、过电流变化率的方式相比，本发明实施例的上述方法 检测到故障电弧的时间更早。由于能够较早地预测故障电弧，所W本发明能够减少大电流 故障电弧造成的损害。同时，本发明还能够识别小电流故障电弧，所W能够避免小电流故障 电弧发展成大电流故障电弧。并且通过区分短路故障电弧和小电流故障电弧，使得在出现 小电流故障电弧时能够避免执行灭弧动作。
[0010] 优选，所述方法还包括；采样所述电路电弧的物理特征，将采样的电路电弧的物理 特征与该电路故障电弧的基准物理特征库进行比较，当采样的物理特征与该电路故障电弧 的基准物理特征的相似度达到预定的范围并且在所述步骤化）中确定将要出现第一能量 故障电弧时，使所述电路上的断路器和灭弧器动作。短路电流不一定会产生大能量的故障 电弧，上述实施例将预测的峰值电流和电弧的物理特征结合起来能够更加准确地确定是否 会发生大能量的故障电弧。
[0011] 本发明的另外一个实施例提供一种故障电路的检测装置，该装置包括：电流采样 模块，用于采样一电路的瞬时电流值；第一能量故障电弧确定模块，用于利用所述瞬时电流 值预测电流峰值，当预测的电流峰值大于预定的阔值时，确定将要出现第一能量故障电弧； 第二能量故障电弧确定模块，用于将所述瞬时电流值的时域特征或频域特征与该电路故障 电弧的电流的基准时域特征或频域特征进行比较，当所述瞬时电流的时域特征或频域特征 与该电路故障电弧电流的基准时域特征或频域特征的相似度达到预定的范围时，确定出现 第二能量故障电弧。
【附图说明】
[0012] 图1是应用本发明故障电弧检测方法的一种电力系统的结构示意图；
[0013] 图2是本发明实施例中一种故障电弧的检测方法的流程图；
[0014] 图3A和3B示出了本发明的另外一个优选实施例；
[0015] 图4是应用本发明故障电弧检测方法的另外一种电力系统的结构示意图；
[0016] 图5为本发明实施例中故障电路检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，W下举例对本发明实施 例进行进一步的详细说明。
[001引图1是应用本发明故障电弧检测方法的一种电力系统的示意图。电流从上方流入 该电力系统，从下方流出该电力系统。为下文描述方便，送里将该电力系统上游的支路称为 电路1，下游的两个支路分别称为电路2和电路3。送里所谓的"上游"和"下游"是相对于 电流的方向而言的。电路1、电路2、电路3上均设置有用于断开或者闭合该电路的断路器 1和检测该电路瞬时电流的电流传感器2。断路器1可为空气断路器（ACB)、塑壳断路器等 低压断路器（MCCB)和微型断路器（MCB)等。电流传感器2可W为空芯电流互感器，铁芯电 流互感器或者霍尔电流传感器，其可W安装在各个断路器1上。该电力系统还设有灭弧装 置3,其为能够在发生故障电弧时快速灭弧的任何装置，例如可W为能够产生金属短路的灭 弧装置。当灭弧装置3接收到某个电路上发送的灭弧指令时，其会动作。
[0019] 图2是本发明实施例中一种故障电弧的检测方法的流程图。该故障电弧的检测方 法包括如下步骤；步骤（a),采样一电路的瞬时电流值；步骤化），利用所述瞬时电流值预测 电流峰值，当预测的电流峰值大于预定的阔值时，确定将要出现第一能量故障电弧，送里第 一能量故障电弧为短路故障导致的大能量故障电弧；和步骤（C)，将所述瞬时电流值的时 域特征或频域特征与该电路故障电弧的电流的基准时域特征或频域特征进行比较，当瞬时 电流的时域特征或频域特征与该电路故障电弧电流的基准时域特征或频域特征的相似度 达到预定的范围时，确定出现第二能量故障电弧。
[0020] 送里需要说明的是，在本发明中，步骤化）和（C)的执行顺序可W调换，即可W先 执行步骤化），