用于在电弧故障检测中进行自适应射频感测的装置、系统和方法

专利名称：用于在电弧故障检测中进行自适应射频感测的装置、系统和方法
用于在电弧故障检测中进行自适应射频感测的装置、系统和方法
背景技术：
美国专利No. 5,729,145 (Blades)在此整个通过参考被结合于此， 如其所述，"通过监测宽带高频噪声的电源波形，然后和该电源波形同 步地观测所检测噪声的振幅变化情况，从而冲企测出交流电源系统的电 弧。可以采用窄带扫频检测器和同步平均技术来改善从背景干扰中辨别 电弧噪声。描述了用于控制单个电路的电弧故障断流器和用于检测室内 任何地方发生的电弧的全室监测器"，参见摘要。
美国专利公开号No.20050254187 ( Chu )在此整个通过引用被结合 于此，如其所述，"一种基于事件检测电路中电弧故障的装置和方法。 设置至少一个传感器来感测电路电信号中的异常事件。所述异常事件包 括电信号波形失真。处理器识别出所述异常事件，并且当所述异常事件 表示电弧故障时产生警报信号。所述异常事件可以包括电流波形失真和 /或电压波形失真。可以间接测出波形失真；将阻抗串联连接到电路，以 致电流失真会导致阻抗两端压降的失真，在这种情况下那些电压失真可 以是异常事件。通过检查例如异常事件的各个交流周期的时间间隔，然 后确定一系列运动的m个时间间隔中的至少n个是否包括至少p个这种 异常事件，从而识别出电弧故障。可以采用执行器来对抗检测到的任何 电弧故障，例如采用断路器来中断电路，从而提供电弧故障保护。现有 电路可采用用于电弧故障检测的传感器和处理器连同用于电弧故障保 护的执行器进行翻新改型"，参见摘要。
美国专利公开号No.6,459,273 (Dollar)在此整个通过参考被结合于 此，如其所述，"一种用于包括载流至负载的电导体(14)的系统的賊 射电弧故障检测器(10)。该溅射电弧故障检测器包括连接到所述导体 的电流监测器(64),它响应于导体电流的状况产生可变信号。电平检 测器(58)连接到所述监测器，并且当所述可变信号超过第一电平时产 生第一脉沖。步阶检测器(62)连接到所述监测器，它响应于所述可变 信号的快速步阶增长。当所述可变信号超过第二电平时，所述步阶检测 器产生第二脉沖。电弧检验器(48)连接到所述电平检测器和所述步阶 检测器，它将第一和第二脉沖组合起来并且当组合的脉沖超过第三电平
5时产生故障信号"，参见摘要。 概要
某示例性实施例包括 一 种方法，该方法可包括响应于输入信号自动 产生输出信号。该输入信号可以表示电弧故障。该输出信号可被配置用 于促使电路断开。该输出信号可响应于基于具有第一振幅的第一阈值导 出的信号而产生。
附图的简短说明
参照示例性附图，结合以下某些示例性实施例的详细说明，将可以
更加容易地理解多种可能的、实际且有用的实施例，其中


图1是在示例性电弧故障状况和示例性噪声波形下产生的信号强度 波形图2是系统2000的示例性实施例的方块图3是示例性电弧故障检测方法3000的流程图；以及
图4是信息装置4000的示例性实施例的方块图。
定义
当在此实质上使用下面的术语时，采用以下定义。这些术语和定义 是在不影响本申请的情况下提出的并且和本申请是一致的，在本申请或 本申请要求的优先权任何申请的诉讼期间仍然保留对这些术语进行重 新定义的权利。为了理解作为本申请优先权的任何专利的权利要求，每 个定义(或者在本专利的诉讼期间如果修改了原始定义则为重新定义的 术语)用于清楚明确地否认该定义之外的主题。
一个 - 至少一个。
活动-行动、动作、步骤和/或过程或其一部分。
适用于-对于特定用途或情形是合适的或者适配的。 算法-适用于提供一个或多个预定结果的机器指令。 放大器-增大从中通过信号的量值的装置。 放大-增大信号的量值。 振幅-量值。
模拟-通过连续测量和/或输入形成的信号。模数转换器-被配置用于接收模拟输入、产生和该模拟输入相关的 数字输出的装置。 分析-一
和/或—和......一起或者可选地。
设备_具有特定用途的仪器或装置。 接近-和……几乎一样。
电弧故障-两个或两个以上导体之间的放电，该放电至少和预定电 压、电流和/或功率水平相关。
关联-连接、连在一起和/或联系。 和……关联-涉及。
自动地-通过和外部影响或控制基本无关的方式动作或操作。例 如，自动电灯开关可以在"看见，，人时自动开启，而不用人来手动操作 电灯开关。
平均值-通过将一组数之和除以该组中数的个数而得到的值。
以下-在量值上少。
之间-处于分离的间隔中。
校准-通过和标准比较来检查、调节和/或确定。
可以-在至少一些实施例中是指能够。
促使-产生效果。
改变-校正到更为期望的数值。
检查-4企察和/或测试。
电路-电导通^各径。
断路器-适用于自动断开交流电路的装置。 代码-机器可读指令。 包括_包含但不限于。
配置-使得适用于或适配指定用途和情形。
被配置用于-能够执行特定功能。
转换-变换、使适应和/或改变。
校正-改变到更为期望的数值。
恶化-被改变而偏离了期望形式的状态。
计数_(名词)通过计数获得的数字。
计数-(动词)通常从零开始一个一个地增加。产生_让......出现。
电流-电能流动。
数据-不同的信息段，通常以特殊或预定方式被格式化以及/或者组 构，以表达概念。
数据结构-使得数据可以被有效操作的数据集合的组织和/或被设 计成支持指定数据操作功能的数据元素之间的逻辑关系。数据结构可包
括用于描述数据结构的特性的元数据。数据结构的示例可以包括阵列、 词典、图表、散列、堆阵、连接表、矩阵、目标、队列、环、堆栈、树
z「/ >、 乂、王o
致力于-对于特定用途、活动、原因和/或实体，承诺和/或完全给予。
定义-建立轮廓、形式或结构。 导出-从某个源头获得。
才企测-感测、感知和/或识别。 确定-获取、计算、决定、推导和/或断定。 装置-机器、制品和/或两者集合。 差动电流-涉及第一电导体的第一电荷流和涉及第二电导体的第 二电荷流之间的差。
数字-非模拟；离散的。
直流(DC)-非交流电流。
占空因数-脉沖链处于逻辑高状态的时间百分比。
电气-和电相关的。
电耦合-以适用于传递电能的方式连接。 能量_可用的功率。
估计-大致和/或试^^性地计算和/或确定。
超过-在量值上大于。
执行-实施一个或多个机器指令。
故障-电弧故障或接地故障。
更小-和参照物相比数量较小。
滤波器-(名词)被配置用于消除一部分电信号的一个或多个电耦 合部件。
滤波-(动词)消除一部分电信号。频率-在预定时间周期内发生的次数。 来自-用于表示源。
增益-信号功率、电压和/或电流的增大或减小，它表示为输出和输 入的比值。
产生-创造、制造、引发和/或变为现实。 更大-量值上更大。
接地故障-电气装置或电路接地短路。
触觉的_包括动觉运动的人体感觉和/或触摸的人体感觉。例如以下
多种可能的触觉感受许多种感觉、感觉上的身体位置差异以及感觉上
基于时间的变化，其至少部分通过非视觉、非听觉和非嗅觉的方式来感
知，包括以下多种感受触觉触摸(被触摸)、主动触摸、抓握、压力、 摩擦、牵引、滑动、伸展、施力、扭力、沖击、刺、振动、移动、加速、 痉挛、脉动、定位、肢体放置、重力、紋理、间隙、凹陷、粘度、痛苦、 发痒、潮湿、温度、导热率和热容。
历史的-从之前的时间起。
指示-表示。
指示性的-用于指示的。
指示符-用于吸引注意的信号。
信息装置-能够处理信息的任意装置，例如任意通用和/或专用计算 机，例如个人计算机、工作站、服务器、微型计算机、大型机、超级计 算机、计算机终端、便携式计算机、佩戴式计算机和/或个人数字助理 (PDA)、移动终端、蓝牙装置、通信装置、"智能"电话(例如，Treo 型装置)、发信服务(例如，"黑莓，，)接收器、寻呼机、传真机、蜂 窝电话、传统电话、电话装置、程序化微处理器或者微控制器和/或外围 集成电路元件、ASIC或其它集成电路、硬件电子逻辑电路例如分立元 件电路、和/或可编程逻辑装置例如PLD, PLA, FPGA或PAL等等。通 常，其上设有能够执行这里所述的方法、结构和/或图形用户界面中的至 少一部分的有限状态机的任意装置都可以用作信息装置。信息装置可以 包括多个部件例如一个或多个网络接口、 一个或多个处理器、 一个或多 个包含指令的存储器、和/或一个或多个输入输出(1/0)装置、 一个或 多个连接到输入输出装置的用户界面，等等。
初始化-为了使用和/或为某一将来事件准备某事。
9输入_和电气进入装置相关。
输入输出(I/O)装置-任意感觉定向的输入和/或输出装置，例如 听觉、视觉、触觉、嗅觉和/或味觉定向的装置，其包括例如，监视器、 显示器、投影仪、高位显示器、键盘、小键盘、鼠标、跟踪球、操纵杆、 游戏键盘、滚轮、触摸板、触摸屏、定点装置、麦克风、扬声器、摄影 机、照相机、扫描仪、打印机、触觉装置、振动器、触觉模拟器和/或触
觉垫，还可能包括可与1/0装置配属或连接的端口。
千赫-每秒一千个循环的计数。
较低-和其他东西相比在量值上较小。
低通-被配置用于使得频率低于预定最大阈值的信号的子信号不 会被滤除，但是从该信号滤除频率高于预定最大阈值的子信号。
机器指令-适用于促使机器例如信息装置执行一个或多个特定活 动、操作或功能的指示。这些指示有时候可以形成实体，称为"处理器"、 "内核"、"操作系统"、"程序"、"应用程序"、"实用程序"、 "子程序，，、"脚本"、"宏"、"文档，，、"工程"、"模块"、"库"、 "类，，和/或"目标"等等，这些指示可以实现为硬件、固件和/或软件 中的机器代码、源代码、目标代码、编译代码、汇编代码、可解释代码 和/或可执行代码等等。
机器可读介质-机器可以从中获取数据和/或信息的物理结构。示例 包括存储器、穿孔卡等等。
量值-大小或程度。
管理-指示或控制。
可-在至少 一 些实施例中是指被允许和/或许可。
测量-确定某物相对于标准的值。
测量值-通过观测所确定的尺寸、计量和/或容量。
存储装置-能够存储模拟或数字信息例如指令和/或数据的设备。例
子包括非易失性存储器、易失性存储器、随机存取存储器(RAM)、只 读存储器(ROM)、闪存存储器、磁性介质、硬盘、软盘、磁带、光学 介质、光盘、紧致盘(CD)、数字化视频光盘(DVD)和/或磁盘阵列 (raid array)等等。例如根据在此公开的实施例，该存储装置可以连接 到处理器和/或可以存储适用于由处理器执行的指令。
方法-用于完成某事的过程、程序和/或相关活动的集合。微处理器_包括中央处理单元的集成电路。 混合-结合产生合成信号。
网络-通信连接的多个节点。网络可以是和/或利用任意多种子网 络，例如电路交换式、公共交换式、分组交换式、数据、电话、电信、 视频分配、电缆、陆地、广播、卫星、宽带、公司、全球、全国、区域、 广域、干线、分组交换式TCP/IP、快速以太网、令牌环、公共因特网、
专用网、ATM、多域和/或多区子网络、 一个或多个因特网服务商、和/ 或一个或多个信息装置，例如开关、路由器和/或没有直接连接到局域网 的网关，等等。
网络接口 -能够将信息装置耦合到网络的任意装置、系统或子系 统。例如，网络接口可以是电话、蜂窝电话、蜂窝调制解调器、电话数 据调制解调器、传真调制解调器、无线收发器、以太网卡、电缆调制解 调器、数字用户线接口、电桥、集线器、路由器或其他类似装置。
获取-接收、计算、确定和/或估算。
发生-出现。
搡作性的-具有功能性的状态。
断开-产生间隙，使得电流基本不能流过。
振荡载波-预定的时变波形。
输出-生成和/或产生的某物。
外部-不在内部。
参数- 一组可测量因数例如电压值、电流值和/或频率值之一。 百分比-相对于整体的比例或份额。 执行 - 实施。
引脚-微处理器的导电附件。
多个-复数个和/或多于一个的状态。
电源-电能的来源。
潜在的-能够存在但是目前尚未存在。
预定的-预先建立的。
防止-使得某一事件不发生。
可能性-发生概率的定量表示。
处理器_用于执行一个或多个预定任务的装置和/或机器可读指令 组。处理器可以包括硬件、固件和/或软件中任意一个或其组合。处理器可以利用机械、气动、液压、电学、磁学、光学、信息、化学和/或生物 原理、信号和/或输入来执行(一个或多个)任务。在特定实施例中，处 理器可以通过操纵、分析、修改、转换、传递信息以供可执行程序和/ 或信息装置使用，和/或将信息发送到输出装置，从而对信息进行处理。 处理器可以作为中央处理单元、本地控制器、远程控制器、并行控制器 和/或分布式控制器等等。除非另有说明，处理器还可以作为通用装置， 例如微控制器和/或微处理器，例如加利福尼亚州圣克拉拉市的英特尔公 司制造的奔腾IV系列的微处理器。在特定实施例中，处理器可以是专
用装置，例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA),它们被 设计成以其硬件和/或固件形式实施本文公开的至少 一部分实施例。
产生-制造或制得。
设计-计算、估计或预测。
提供-供应、供给、给出和/或可获得。 范围-一组数值的限度的度量。 接收-取得、获得、获取和/或受到给予。 推荐-建议、赞扬、表扬和/或认可。
参考-提供相对于其他东西的数值和/或定位的指标。 相对于_和……比较。
呈现-例如通过任意视觉、听觉和/或触觉装置，例如通过显示器、 监视器、电子纸、视觉植入物、耳蜗植入物、扬声器等等，使得人体能 够感知，例如数据、命令、文本、图形、音频、 一见频、动画和/或超链接 等等。
重复地-一次又一次；反复地。 请求-(名词)需要某物的信息。 请求-(动词)表达期望和/或要求。
电阻性电流传感器-被配置用于经由电阻器两端的电压降来测量 电流的装置。
电阻器-用于通过阻止电子流动从而控制电路中电流的装置。
响应的-对影响和/或激励作出反应。
重新开始-再次开始。
运行状态-操作或非操作的表示。
采样_取代表整体的一部分。
12选择-从待选对象中进行挑选或选择。
传感器_适用于自动检测或感知的装置或系统。
组-相关的多个。
信号-即信息，例如用于执行动作的机器指令，它编码为物理变量 的可自动检测的变化，物理变量例如是气动、液压、声学、流体、机械、 电学、磁学、光学、化学和/或生物变量，例如功率、能量、压力、流速、 粘度、密度、扭矩、沖击、力、电压、电流、电阻、磁通势、磁场强度、 磁场通量、磁通密度，磁阻、磁导率、衍射率、光学波长、极化、反射 率、透射率、相移、浓度和/或温度等等。根据本说明书上下文，信号可 以是同步的、异步的、硬实时的、软实时的、非实时的、连续产生的、 连续变化的、模拟的、离散产生的、离散变化的、量化的、数字的、连 续测量的、和/或离散测量的，等等。
模拟-作为另 一个事物的代表或模型而产生。
单个--项o
存储-通常在存储器中放置、保持和/或保留数据。 本质上-达到很大广度或程度。
系统-机构、装置、数据和/或指令的集合，该集合被设计成执行一 个或多个具体功能。
温度-物体样本中的分子平均动能的度量，它依据标准刻度下指定 的单位或度来表示。
终止_停止
时间周期-定义的持续时间间隔。 传输-作为信号发送、提供、供应和/或供给。 跳闸-(名词)用于中断电5^中电流的电5^的断开。
跳闸-(动词)断开电路；自动中断电路中的电流。 更高-和其他东西相比在量值上更大。
用户-使用装置的任何个人、过程、装置、程序、协议和/或系统。 用户界面-用于将信息呈现给用户和/或从用户请求信息的任意装 置。用户界面包括文本、图形、音频、视频、动画和/或触觉要素中的至 少一种。文本要素例如可以通过打印机、监视器、显示器、投影仪等等 来提供。图形要素例如可以通过监视器、显示器、投影仪和/或可见指示 装置(例如灯、旗巾只、灯塔等等)来提供。音频要素例如可以通过扬声器、麦克风和/或其他发出和/或接收声音的装置来提供。视频要素或动 画要素例如可以通过监视器、显示器、投影仪和/或其他可视装置来提供。 角虫觉要素例如可以通过非常'(氐频的扬声器、4展动器、触觉才丸4亍器、角虫觉 垫、模拟器、键盘、小键盘、鼠标、跟踪球、操纵杆、游戏键盘、滚轮、 触摸板、触摸屏、定点装置和/或其他触觉装置等等来提供。用户界面可 以包括一个或多个文本要素，例如一个或多个字母、数字、符号等等。 用户界面可以包括一个或多个图形要素，例如图像、照片、绘图、图标、 窗口、标题栏、面板、图表、标签、制图人、矩阵、表、表格、日历、 大纲视图、框架、对话框、静态文字、文本框、列表、选择表、弹出表、 下拉表、菜单、工具栏、暂存处、复选框、单选按钮、超链接、浏览器、 按钮、控制、调色板、预览板、色轮、刻度盘、滑块、滚动条、光标、 状态栏、分档器和/或进度指示器等等。文本和/或图像要素可以用来对 外形、背景色、背景风格、边框风格、边框厚度、前景色、字体、字形、 字体大小、对齐、行间距、缩进、最大数据长度、确认、查询、光标类 型、指针类型、自动尺寸监控、位置和/或尺寸等等进行选择、编程、调 整、改变、规定等。用户界面可以包括一个或多个音频要素，例如音量 控制、音调控制、速度控制、声音选择器和/或用于控制音频播放、速度、 暂停、快进、后退等等的一个或多个要素。用户界面可以包括一个或多 个视频要素，例如控制视频播放、速度、暂停、快进、后退、放&;缩 小、旋转和/或倾斜等等的要素。用户界面可以包括一个或多个动画要素， 例如控制动画播放、暂停、快进、后退、放大、缩小、旋转、倾斜、色 彩、亮度、速度、频率、外观等等的要素。用户界面可以包括一个或多 个触觉要素，例如利用触觉刺激、力、压力、振动、移动、移位、温度 等等的要素。
利用-付诸使用。
数值_赋值或计算的数字量值。
变化测量-某物改变的程度。
经由-通过和/或利用。
电压-电路中任意两个导体之间的电位差。
波形-信号电压和/或电流随时间变化产生的型线、曲线和/或可视 模型。
权重-表示重要性的数值。
14在….以内-在……的内部。
曰 /丄丄' 升,六犯力5、
某示例性实施例提供了一种方法，它可包括响应于输入信号自动产 生输出信号。该输入信号可以表示电弧故障。该输出信号可以被配置用 于促使电路断开。该输出信号可以响应于基于具有第一振幅的第一阈值 导出的信号而产生。
通过测量由故障产生的宽带射频(RF)能含量，可以将交流(AC) 电源系统中的低安培数的电弧放电和没有发生电弧放电的情形区分开。 一种或多种经电源线的宽带(BPL )信号和/或噪声信号可以由波形来表 征，所述波形可包括和电弧故障产生的波形类似的特征。噪声可以在交 流电源系统内传导和/或可以^C辐射。
某示例性实施例可以区分电弧故障与BPL信号和/或噪声信号和/或 波形。某示例性实施例使得电弧故障检测器可以在有多种宽带射频(RF ) 噪声源的情况下基于感测射频能量来工作，这些噪声源具有变化的强度 以及具有频率内容，所述频率内容包括被用于电弧故障检测的频率。此 外，多个噪声源可以被同时补偿。
当环境宽带射频噪声状况假设对于所有安装位置而言和/或在特定 位置下的不同时间不是恒定的时候，特定示例性实施例可以适用于区分 电弧放电状况和非电弧放电状况。某示例性实施例可以基于传感器数据 历史更新在分析电弧故障传感器数据中采用的特定阈值振幅。基于当前 历史的传感器数据更新阈值振幅可以在存在环境射频噪声的情况下提 供相对好的电弧故障检测系统的性能。环境噪声可以假设在短的持续期 间保持恒定。
在某示例性实施例中，射频信号可以从经过射频传感器的交流支路 中获得，其中该射频传感器可以是E芯形铁氧体传感器。该信号可以和 振荡载波混合。某示例性实施例可以包括适用于确定宽带射频信号的关 联性的 一个或多个算法。该信号一旦和载波混合之后就可以被滤波和/ 或放大。该信号的能量等级可以利用相应接收信号强度指示符(RSSI) 来测量、量化和/或表示。该RSSI信号可以是可变信号，它可以代表宽 带状况(例如，电弧故障状况)、在交流电路支路中广播的其他宽带信 息源和/或宽带环境噪声等等。
15某示例性实施例可以用硬件(例如以微处理器和/或专用集成电路等 等的形式)、固件和/或软件中的一种或多种来实现。某示例性实施例可
以包括具有模数转换(A/D)功能的混合信号微处理器。该微处理器可
以基于和电弧故障检测有关的传感器和/或算法的一个或多个特征来选择。
输入到微处理器的模数输入可以被可变信号驱动，该可变信号可以 表示可能由电弧故障和/或射频噪声源引起的宽带射频信号强度(能量)。 该微处理器可以执行自适应传感器算法以及电弧故障检烦'J算法。
某示例性实施例可以调节在分析传感器数据中采用的阈值振幅，从 而改进可能在不同射频噪声环境中操作的系统的性能。实时分析传感器 数据以确定是否在发生电弧放电的电弧故障检测算法可以采用这些阈
值振幅。这些阈值振幅可以是电压值，它们可以用于确定输入RSSI信 号的特定特征。这些调节可以基于在相对短时间间隔(例如，数秒)内 收集的历史传感器数据来计算。可以在历史传感器数据中检测到相对小 的变化水平时，进行这些调节。相对小的变化水平可以表示没有电弧放 电状况正发生，以及检测到的环境宽带射频噪声相对恒定。当检测到相 对小的变化水平时，某示例性实施例可以包括适用于调节阈值振幅以#卜 偿 一 个或多个背景噪声特征变化的算法。
在某示例性实施例中，用于调节 一 个或多个阈值振幅的算法可以与 同伴(companion)电弧故障检测算法一起工作。某示例性实施例可以 采用来自模数转换器的传感器数据，这些数据还可以适用于其他算法， 例如电弧故障检测算法。某示例性实施例可能在分析历史数据的相对长 期趋势时不对所有输入的数据进行处理。在某示例性实施例中，用于调 节一个或多个阈值振幅的算法可以适用于以预定时间间隔执行。以毫秒 计的话，该预定时间间隔可以大约是150、 135.6、 99、 84.9、 77.2、 40、 33.4、 25、 12、 8.2、 5、 2.2、 2以及它们之间的任何值或子范围。某示 例性实施例可以包括这些算法之间的握手机制，以试图避免在其他算法 (例如，电弧故障检测算法)分析期间阈值振幅发生变化。因此，如果 一个或多个同伴算法以信号告知正在进行针对潜在电弧放电状况的分 析，则某示例性实施例可能不更新阈值振幅。
某示例性实施例可以适用于在来自同伴算法的握手信号显示该同 伴算法空闲并正在等待下一个潜在的电弧放电状况之后等待预定时间周期。以毫秒计的话，该预定时间间隔可以大约是1000、 800.1、 625、 499、 386.1、 300、 277、 188.1、 99、 50、 25和/或它们之间的任何值或 子范围。
在该预定时间周期之后，某示例性实施例可以开始收集数据，以便 确定是否可能需要更新阈值振幅以及如果需要的话新的阈值振幅应该 是多少。
图1是由示例性电弧故障状况和由示例性噪声状况产生的信号强度 波形图。电弧故障状况可以产生可由电弧故障波形1400表征的信号。 噪声状况可以产生可由噪声波形1300表征的信号。噪声波形1300可以 由一个或多个间隙时间间隔比如第一间隙时间间隔1500和第二间隙时 间间隔1600来表征。第一间隙时间间隔1500和第二间隙时间间隔1600 有明显的且可测量的不同的持续时间。噪声波形1300可以由振幅1350 表征。
第一阈值1100和/或第二阈值1200可以与为区分噪声波形1300和 电弧故障波形1400而配置的电弧故障检测电路相关。第一阈值1100和 第二阈值1200可以被配置用于响应于所检测到的、由噪声波形1300表 征的噪声信号的信号特征变化而被改变。
图2是包括电路2100的系统2000的示例性实施例的方块图，通过 该电路2100的交变电流可以被传感器2200感测和/或检测。来自传感器 2200的信号被提供给滤波器2250。滤波器2250可以被配置用于从来自 传感器2200的信号中导出RSSI信号和负载电流信号。滤波器2250可 以被配置用于将由RSSI波形和/或负载电流波形表征的信号提供给信息 装置2300以供处理。在信息装置2300之前和/或在信息装置2300中， 该信号可被处理和/或采样。在信息装置2300中，可以分析获得的数据， 以便识别、例如确定在预定时间周期内波形的过零点的数量是否在第一 预定阈值以上第二预定阈值以下。基于由信息装置2300例如响应于确 定和/或检测到电弧放电事件2600和/或电弧放电状况、和/或检测到危险 的电弧放电状况而产生的信号，致动器2400可促使开关2500中断电路 2100。开关2500可以是断路器例如电弧故障断路器(AFCI)。开关2500 可以是被配置用于响应于输出信号而断开电路2100的装置。
在某示例性实施例中，信息装置2300可以包括处理器，它可以被 配置用于响应于输入信号而自动产生输出信号。该输入信号可以指示电弧故障。该输出信号可以被配置用于例如通过断开开关2500促使电路 2100断开。该输出信号可以响应于基于具有第一振幅的第一阈值导出的 信号被产生。如果预定百分比的、测量电气参数的历史采样值在预定时 间周期内处于预定范围内，则第一阈值可以从第一振幅变化到第二振 幅。第 一 阈值的第二振幅可以基于预定数量的测量电气参数的历史采样 值的平均值。
在某示例性实施例中，断路器2700可以包括传感器2200、滤波器 2250、信息装置2300、致动器2400和/或开关2500。
图3是方法3000的示例性实施例的流程图。在活动3100中，确定 是否正在执行电弧故障检测算法。电弧故障算法可以是本领域技术人员 公知的任何示例性算法。如果电弧故障检测算法正在执行，则某示例性 实施例可以避免更新到与电弧故障检测算法相关的 一个或多个阈值振 幅。在某示例性实施例中，在方法3000的一些活动期间，活动3100可 被重复预定和/或随机的次数。在某示例性实施例中，阈值的可能变化可 以响应于电弧故障确定算法在运行这一确定而终止。
在活动3200中，可以确定启动时间。例如，启动时间可以基于自 方法3000检测到电弧故障检测算法的空闲状态以后流逝的预定时间间 隔。
在活动3300中，可以获得和/或记录采样值。所述采样值可以从所 获得的输入信号来获得。在某示例性实施例中，可以获得和/或存储预定 数量的采样值。采样值的数量可以是任何数例如500、 399、 243、 122、 98、 76、 56、 41、 24、 12、 8、 4、 2和/或它们之间的任何数值或子范围。 在某示例性实施例中，每个采样值可以以预定时间间隔获得。以毫秒计 的话，预定时间间隔可以大约是300、 243.7、 199、 176、 154.3、 100、 85.1、 44.3、 24、 12、 6、 4、 2和/或它们之间的任何数值或子范围。
在活动3400中，可确定样本中包括预定范围内的数值的百分比。 例如，所有采样值都可以和预定限值进行比较。当采样值为电压时，以 毫伏(mV)计的话，预定限值可以大约是500、 422.5、 350、 299.1、 187.6、 100、 77.3、 50、 33.2、 25、 20、 18.1、 12、 10和/或它们之间的任何数值 或子范围。在某示例性实施例中，在预定时间量流逝之后，可以重复活 动3400。以秒计的话，该预定时间量可以大约是50、 33.1、 28.8、 16.4、 12、 9.9、 5.4、 4、 2、 0.9、 0.5和/或它们之间的任何数值或子范围。在某示例性实施例中，如果预定百分比的样本处于预定范围内，则 可以决定更新阈值振幅。如果预定百分比的样本没有处于预定范围内， 则可以决定重置方法3000,并且不更新阈值振幅。该预定百分比可以大
约是98、 88.8、 75.3、 68.1、 60、 50、 45、 41、 1 33、 27.4、 20和/或它 们之间的任何数值或子范围。因此，在某示例性实施例中，特定阈值振 幅可能仅在与预定数量的历史采样值相关的预定变化测量值低于预定 阈值和/或量值时才发生变化。
在活动3500中，可以确定预定数量的样本的平均值。待被平均的 样本的预定数量可以大约是100、 67、 50、 45、 31、 17、 12、 8、 4、 3 和/或它们之间的任何数值或子范围。
在活动3600中，可以确定一个或多个更新的阈值振幅。例如，通 过把预定样本的平均值增加第一预定增量，可以确定下阈值振幅。以毫 伏计的话，该第一预定增量可以大约是500、 411、 345.6、 234.9、 166.6、 100、 98、 80.1、 65、 50、 24、 20和/或它们之间的任何数值或子范围。 通过把预定样本的平均值增加二预定增量，可以确定上阈值振幅。以毫 伏特计的话，该第二预定增量可以大约是1000、 812、 677.6、 480.4、 333.3、 200、 181、 155.3、 112、 99.6、 56.0、 40和/或它们之间的任何数值或子 范围。
在活动3700中，可以更新一个或多个阈值4展幅。例如，在活动3600 中确定的阈值振幅可以存储到 一个或多个预定位置，以用作电弧故障检 测算法中的阈值振幅。
在活动3800中，电弧故障检测算法可以基于更新的阈值振幅而执 行。该电弧故障检测算法可适用于从一个或多个输入信号传感器来获得 输入信号。该输入信号可以与振荡载波混合。混合的信号可以被滤波。 经滤波的信号可以被放大。经放大的信号的能量值可以被测量。经放大 的信号的能量值可以和一个或多个阈值振幅进行比较，以确定是否应当 执行额外的电弧故障测试。在某示例性实施例中，该电弧故障检测算法 可以导出和/或获得RSSI信号。该RSSI信号可以被分析，以确定存在 电弧故障。
在活动3900中，断3各器可以响应于通过电弧故障;险测算法确定电 弧故障而跳闸。例如，输出信号可以响应于输入信号而自动产生。输入 信号可以表示电弧故障。该输出信号可以被配置用于促使电路断开(例
19如，断路器可以跳闸)。该输出信号可以响应于基于具有第一振幅的第 一阈值信号而导出的(例如，RSSI信号)被产生。如果预定百分比的、 测量电气参数的历史采样值在预定时间周期内处于预定范围内，则第一 阈值可以从第 一振幅变化到第二振幅。对于第 一 阈值的第二振幅可以基 于预定数量的、测量电气参数的历史采样值的平均值。
输出信号可以响应于导出的信号而产生，该导出的信号可以基于具 有第三振幅的第二阈值。如果预定百分比的、测量电气参数的历史采样 值在预定时间周期内处于预定范围内，则第 一 阈值可以从第三振幅变化 到第四振幅。对于第二阈值的第四振幅可以基于预定数量的、测量电气 参数的历史采样值的平均值。
图4是信息装置4000的示例性实施例的方块图，在特定的操作性 实施例中，该信息装置可以包括例如图2的信息装置2300。信息装置 4000可以包括任意多个部件，例如一个或多个网络接口 4100、 一个或 多个处理器4200、包含指令4400的一个或多个存储器4300、 一个或多 个输入/输出(I/O )装置4500和/或连接到I/O装置4500的一个或多个 用户界面4600等等。
在某示例性实施例中，经由一个或多个用户界面4600,例如图形用 户界面，用户可以看到信息再现，所述信息涉及检测电弧故障、改变和 电弧故障检测系统相关的一个或多个阈值振幅和/或响应于检测的电弧 故障将断路器跳闸等等操作。
注意事项
通过阅读上述特定实施例的具体说明书和附图，本领域技术人员将 可以容易地清楚理解其他实际的、有用的实施例。因此，应当理解的是， 可以获得许多变化、修改和其他的实施例，所有这些变化、修改和实施 例都认为是落入本申请的精神和范围之内。
因此，不论本申请的任何部分(例如，标题、技术领域、背景技术、 发明内容、摘要、附图等等)的内容如何，除非清楚陈述相反含义，例 如通过明确限定、断言或争论，对于所有权利要求，不论是本申请的权 利要求还是作为本申请优先权的任何申请的权利要求，不论是原始提交 的权利要求还是后来提交的权利要求，均适用以下几点
都不需要包含任何特定说明或阐述的特征、功能、活动或要素，任
20何特定的活动顺序或者任何特定的要素相互关系；
任何要素都可以集成、分离和/或复制；
任何活动都可以重复、由多个实体执行和/或在多个管辖范围中执 行；以及
任何活动或要素都可以特别排除，活动的顺序可以改变，以及/或者 要素的相互关系可以改变。
此外，当本文提及任何数量或范围时，除非清楚地另有说明，该数 量或范围都是约数。当本文提及任何范围时，除非清楚地另有说明，该 范围包括范围内的所有数值和所有子范围。例如，如果提及1至10的 范围，则该范围包括范围内的所有数值，例如1.1、 2.5、 3.335、 5、 6.179、 8.9999等等，还包括范围内的所有子范围，例如1至3.65、 2.8至8.14、 1.93至9等等。
在此被结合作为参考的所有材料(例如，美国专利、美国专利申请、 书本、文章等等)中的所有信息仅仅作为参考结合到本发明，只要在这 些信息和本文所阐述的其他说明和附图之间不产生矛盾即可。在产生矛 盾(包括致使本文的权利要求或本文的优先权的权利要求无效的矛盾) 的情况下，则在此不特别参考结合上述参考结合材料中的所有这些矛盾 信息。
因此，说明书和附图都被认为本质上是示例性的而非限制性的。
2权利要求
1.一种方法，包括响应于输入信号自动产生输出信号，所述输入信号表示电弧故障，所述输出信号被配置用于促使电路断开，所述输出信号响应于基于具有第一振幅的第一阈值导出的信号而产生，如果预定百分比的、测量电气参数的历史采样值在预定时间周期内处于预定范围内，则所述第一阈值从所述第一振幅变化到第二振幅，所述第一阈值的所述第二振幅基于预定数量的所述测量电气参数的所述历史采样值的平均值。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括响应于电弧故障确定算法正在执行的确定，终止所述第 一 阈值的可 能变化。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包括 获得所述输入信号。
4. 根据权利要求1所述的方法，还包括 混合所述输入信号和振荡载波。
5. 根据权利要求1所述的方法，还包括 混合所述输入信号和振荡载波；以及对经混合的信号进行滤波。
6. 根据权利要求1所述的方法，还包括 混合所述输入信号和振荡载波； 对所述经混合的信号进行滤波；以及 放大所述经滤波的信号。
7. 根据权利要求1所述的方法，还包括 混合所述输入信号和振荡载波；对所述经混合的信号进行滤波； 放大所述经滤波的信号；以及 测量所述经放大的信号的能量值。
8. 根据权利要求1所述的方法，还包括 获得所述导出的信号。
9. 根据权利要求1所述的方法，还包括仅在和预定数量的历史采样值相关的预定变化测量值低于第二阈 值时，改变所述第一阈值。
10. 根据权利要求1所述的方法，还包括在预定时间周期之后，重新起动被配置用于改变所述第 一 阈值的活动。
11. 根据权利要求1所述的方法，还包括 存储所述测量电气参数的每个所述历史采样值。
12. 根据权利要求1所述的方法，还包括检查所述测量电气参数的采样值，以确定所述采样值是否处于所述 预定范围内。
13. 根据权利要求1所述的方法，还包括自动改变具有第三振幅的第二阈值，如果所迷预定百分比的、所述内，则第二阈值从所述第三振幅变化到所述第四振幅，所述第二阈值的 所述第四振幅基于所述预定数量的、所述测量电气参数的所述历史采样 值的所述平均值。
14. 根据权利要求1所述的方法，其中通过将预定电压值加到所述 预定数量的、所述测量电气参数的历史采样值的采样平均值，确定所述 第二振幅。
15. —种信号，包括用于以下活动的机器指令，所述活动包括 响应于输入信号自动产生输出信号，所述输入信号表示电弧故障，所述输出信号被配置用于促使电路断开，所述输出信号响应于基于具有 第一振幅的第一阈值导出的信号被产生，如果预定百分比的、测量电气:所述第一:幅变化到第二振4:、所述第一阈值的所述第二振:基于预定数量的所述测量电气参数的所述历史采样值的平均值。
16. —种机器可读介质，包括用于以下活动的机器指令，所述活动 包括响应于输入信号自动产生输出信号，所述输入信号表示电弧故障， 所述输出信号被配置用于促使电路断开，所述输出信号响应于基于具有 第一振幅的第一阈值导出的信号而产生，如果预定百分比的、测量电气:所述第一二幅变化到第二振:所述第二阈值的所述第二振:基于预定数量的所述测量电气参数的所述历史采样值的平均值。
17. —种系统，包括 处理器，该处理器被配置用于响应于输入信号自动产生输出信号，所述输入信号表示电弧故障， 所述输出信号被配置用于促使电路断开，所述输出信号响应于基于具有 第一振幅的第一阈值导出的信号而产生，如果预定百分比的、测量电气 参数的历史采样值在预定时间周期内处于预定范围内，则所述第 一 阈值 从所述第一振幅变化到第二振幅，所述第一阈值的所述第二振幅基于预 定数量的所述测量电气参数的所述历史采样值的平均值。
18. 根据权利要求17所述的系统，还包括 被配置用于响应于所述输出信号来断开所述电路的装置。
19. 根据权利要求17所述的系统，还包括 包括所述处理器的断路器。
全文摘要
某示例性实施例包括一种方法，该方法可以包括响应于输入信号自动产生输出信号。该输入信号可以表示电弧故障。该输出信号可以被配置用于促使电路断开。该输出信号可响应于基于具有第一振幅的第一阈值导出的信号而产生。
文档编号H02H1/00GK101496248SQ200780028783
公开日2009年7月29日 申请日期2007年6月13日 优先权日2006年7月27日
发明者C·雷斯特雷波, J·亨森 申请人:西门子能量及自动化公司