專(zhuān)利名稱(chēng)：使用離散小波變換的電弧檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方面涉及電氣系統(tǒng)，并且尤其涉及用于電氣系統(tǒng)中的并 聯(lián)和串聯(lián)電弧岸全測(cè)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
家用、商用和工業(yè)應(yīng)用中的電氣系統(tǒng)通常包括用于從公用(utility) 電源接收電功率的配電盤(pán)。功率通過(guò)該配電盤(pán)械_路由到一個(gè)或多個(gè)斷 流器，該斷流器例如但是不限于斷路器、脫扣單元以及其它的器件。
每個(gè)斷流器將功率分配到所指定的分支，其中每個(gè)分支為一個(gè)或 多個(gè)負(fù)載提供功率。斷流器被配置成如果特定分支中的某些功率條件 達(dá)到預(yù)定的設(shè)置點(diǎn)則中斷到該分支的功率。
例如， 一些斷流器可以因?yàn)榻拥毓收隙袛喙β?，并且通常被稱(chēng) 為接地故障斷流器(GFCI)。當(dāng)在線路導(dǎo)體(line conductor)和中性 導(dǎo)體(neutral conductor)之間的電流流動(dòng)不平衡時(shí)會(huì)導(dǎo)致接地故障情況， 該電流不平tf可由泄漏電流或電弧4妄地故障引起。
其它斷流器可以因?yàn)殡娀」收隙袛喙╇?，并且通常被稱(chēng)為電弧 故障斷流器(AFCI)。電弧故障被定義成兩個(gè)主要的類(lèi)別，串聯(lián)電弧 和并聯(lián)電弧。串聯(lián)電弧可以例如當(dāng)電流流動(dòng)經(jīng)過(guò)單個(gè)導(dǎo)體中的間隙時(shí) 發(fā)生。另一方面，并聯(lián)電弧可以例如當(dāng)電流在兩個(gè)導(dǎo)體之間通過(guò)時(shí)發(fā) 生。遺憾地是，電弧故障不會(huì)引起常規(guī)電路斷流器脫扣。當(dāng)發(fā)生串聯(lián) 電弧時(shí)這尤其正確，因?yàn)殡娏鞲袦y(cè)設(shè)備不能區(qū)分串聯(lián)電弧和正常負(fù)載 電流。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面、提供了 一種執(zhí)行串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障電 流斷路(AFCI)的裝置，并且該裝置包括電阻元件，其被配置成感 測(cè)從其中產(chǎn)生電流信號(hào)的負(fù)載；第一檢測(cè)單元，其被配置成基于該電 流信號(hào)輸出第一信號(hào)；以及微控制器，其被配置成經(jīng)由離散小波變換 分解至少所述第一信號(hào)從而獲得離散小波系數(shù)，以及在所述離散小波
4系數(shù)指示滿(mǎn)足了產(chǎn)生脫扣信號(hào)的閾值條件時(shí)產(chǎn)生脫扣信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供了 一種執(zhí)行串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障
電流斷路(AFCI)的方法，并且該方法包括感測(cè)負(fù)載電流；基于所感測(cè)的負(fù)載電流以高頻取樣信號(hào)；在已完成高頻取樣并且如果確定過(guò)零已被取樣時(shí)計(jì)算過(guò)零離散小波系數(shù)；在已完成高頻取樣并且如果確定過(guò)零還沒(méi)有被取樣時(shí)計(jì)算非過(guò)零離散小波系數(shù)；以及如果基于過(guò)零和非過(guò)零離散小波系數(shù)確定已滿(mǎn)足闊值標(biāo)準(zhǔn)則發(fā)出脫扣信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供了 一種通過(guò)檢測(cè)串聯(lián)和并聯(lián)電弧來(lái)操作斷流器的方法，并且該方法包括感測(cè)負(fù)載電流并從該負(fù)載電流產(chǎn)生電流信號(hào)；低頻濾波所述電流信號(hào)并在不同的負(fù)載條件下確定被低頻濾波的電流信號(hào)的基頻和過(guò)零；中頻和/或高頻濾波所述電流信號(hào)并將被中頻和/或高頻濾波的電流信號(hào)分解到預(yù)定水平以獲得離散小波系數(shù)；對(duì)跨越過(guò)零區(qū)域和跨越預(yù)定的非過(guò)零區(qū)域的被中頻和/或高頻濾波的電流信號(hào)進(jìn)行取樣；計(jì)算在其過(guò)零和非過(guò)零處所取樣的中頻電流信號(hào)和/或所取樣的高頻電流信號(hào)的離散小波系數(shù)的絕對(duì)值；以及將所計(jì)算的離散小波系數(shù)的絕對(duì)值的各自能量相加并基于相加的各自能
量來(lái)發(fā)出脫扣決定。
通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)可以認(rèn)識(shí)到其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。本文將詳細(xì)描述本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面并且將其作為本發(fā)明所要求保護(hù)的 一部分。為了更好的理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，參考描述和附圖。


在說(shuō)明書(shū)的結(jié)論部分的權(quán)利要求中明確地要求并特別地指出關(guān)于本發(fā)明的主題。本發(fā)明的前述部分和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面結(jié)合相應(yīng)附圖的詳細(xì)描述而顯而易見(jiàn)，其中
圖1是基于微控制器的組合電弧故障斷流器的示意圖2是脫扣信號(hào)發(fā)出算法的流程圖3是說(shuō)明中斷處理算法的流程圖4A和圖4B是說(shuō)明過(guò)零計(jì)算的流程圖；以及
圖5是說(shuō)明離散小波系數(shù)計(jì)算算法的流程圖。
圖6是說(shuō)明如何從每個(gè)DWT獲得離散小波系數(shù)的圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1,提供了用于執(zhí)行串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障斷流器(AFCI)的裝置，并且該裝置包括電阻元件10 (例如雙金屬)，其被配置成感測(cè)負(fù)載，從該負(fù)載產(chǎn)生電流信號(hào)。電阻元件IO可以用電阻材料形成，該電阻材料具有室溫下6mOhm(亳歐姆)(在15A處)或3mOhm (在20A處)的特性電阻。該電阻元件10電耦合到信號(hào)線，沿著該信號(hào)線布置有加法放大器。因此電流信號(hào)連同微控制器80輸出的測(cè)試信號(hào)90一起從電阻元件10流向加法放大器20,這將在下面進(jìn)行描述。
但是應(yīng)該理解本發(fā)明的范圍不限于此，并且還包括適用于本文公開(kāi)的目的的其他電阻元件，例如黃銅、青銅、銅合金、鋼、不銹鋼、因科內(nèi)爾鋼(inconel steel)和/或碳鋼合金。
信號(hào)線耦合到串聯(lián)電弧檢測(cè)單元30、并聯(lián)電弧檢測(cè)單元40和電流測(cè)量單元50,例如均方根電流測(cè)量單元、p-p電流測(cè)量單元、霍爾效應(yīng)電流傳感器或任何其他合適的設(shè)備。串聯(lián)電弧檢測(cè)單元30被配置成將第一信號(hào)輸出到微控制器80,以用于檢測(cè)電流信號(hào)中的串聯(lián)電弧，而并聯(lián)電弧檢測(cè)單元40被配置成將第二信號(hào)輸出到微控制器80,以用于檢測(cè)電流信號(hào)中的并聯(lián)電弧。電流測(cè)量單元50被配置成第三信號(hào)輸出到微控制器80,以用于執(zhí)行例如RMS電流測(cè)量和電弧檢測(cè)取樣定時(shí)。
在本文中，串聯(lián)和并聯(lián)電弧指的是通常非導(dǎo)電的媒體(例如空氣)的電擊穿，其產(chǎn)生發(fā)光的放電(例如電火花)，這是由流過(guò)通常非導(dǎo)電的媒體的電流導(dǎo)致的。串聯(lián)電弧與負(fù)載電流串聯(lián)發(fā)生，例如發(fā)生在電流傳輸線被破壞的地方。照這樣，串聯(lián)電弧電流不能高于負(fù)載電流。相反地，并聯(lián)電弧在電性相反的導(dǎo)體之間發(fā)生，例如電路和接地元件，并且其特征是高電流尖鋒以及少許或沒(méi)有負(fù)載阻抗。
串聯(lián)電弧檢測(cè)單元30以300kHz的取樣頻率運(yùn)行，并且從電流信號(hào)濾波除具有大約6kHz - 60Hz頻率的那些子信號(hào)以外的所有子信號(hào)。為此，串聯(lián)電弧檢測(cè)單元30包括高通濾波器31，以及可選的彼此串聯(lián)的第一和/或第二低通濾波器32和33。在這里，每個(gè)低通濾波器可以包括放大器。并聯(lián)電弧檢測(cè)單元40以10kHz的取樣頻率運(yùn)行，并且從電流信號(hào)濾波除具有大約150- 900Hz頻率的那些子信號(hào)以外的所有子信號(hào)。為此，并聯(lián)電弧檢測(cè)單元40包括低通濾波器41和高通濾波
6器42。電流測(cè)量單元50以10kHz的取樣頻率運(yùn)行，并且包括低通濾波器51。
微控制器80被配置成分解如從串聯(lián)電弧檢測(cè)單元30和并聯(lián)電弧檢測(cè)單元40接收的第一和第二信號(hào)中的至少一個(gè)。經(jīng)由離散小波變換DWT來(lái)完成對(duì)例如母小波的分解，該母小波從外部計(jì)算獲得并且至少部分從包含在如從電流測(cè)量單元50接收的第三信號(hào)中的信息獲得。分解的結(jié)果是計(jì)算離散小波系數(shù)，它們自身由微控制器80在脫扣信號(hào)ST的發(fā)出中使用。即微控制器被配置成在離散小波系數(shù)指示產(chǎn)生脫扣信
號(hào)ST的一個(gè)或多個(gè)閾值條件已滿(mǎn)足時(shí)產(chǎn)生脫扣信號(hào)ST。在這里，閾值
條件指的是指示或者并聯(lián)電弧或者串聯(lián)電弧發(fā)生的信號(hào)測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，每個(gè)DWT都是在其存在周期上積分到零的有限長(zhǎng)度的短波。從圖6中所示的每個(gè)DWT獲得離散小波系數(shù)
其中x[n]-輸入信號(hào)，g[n]-根據(jù)(from)母小波的高通數(shù)字濾波器，并且h[nh來(lái)自母小波的低通數(shù)字濾波器。
與其他分析工具(例如傅立葉變換(FT )和快速傅立葉變換(FFT )相比，使用DWT來(lái)獲得離散小波系數(shù)在電流信號(hào)分析方面提供了一些優(yōu)點(diǎn)。例如，DWT提供母小波和電流信號(hào)之間的相關(guān)性的測(cè)量。此外，DWT可以通知特定頻率在何時(shí)出現(xiàn)，還通過(guò)允許在過(guò)零時(shí)刻對(duì)特定頻率/模式(pattern)的搜索來(lái)較簡(jiǎn)單地計(jì)算并允許對(duì)熄滅/再打火事件的檢測(cè)。
因此，當(dāng)微控制器80將DWT應(yīng)用于串聯(lián)電弧檢測(cè)或并聯(lián)電弧檢測(cè)時(shí)，微控制器80可以通過(guò)以下來(lái)運(yùn)行識(shí)別可以與發(fā)弧(arcing)相關(guān)聯(lián)的模式或符號(hào)；選擇預(yù)定的母小波，其與該模式或符號(hào)密切相關(guān)；選擇分析發(fā)弧的頻率范圍，其提供最優(yōu)化的信噪比；選擇波形的一部分作為集中區(qū)域；以及選擇所需的窗口大小，其對(duì)應(yīng)于所選擇的波形部分。
考慮到這些，可以認(rèn)識(shí)到"Daubechies 10"或"dblO"母小波非常適合用于電弧檢測(cè)，該處頻率范圍被設(shè)置為93kHz或更大、取樣頻率被設(shè)置為300kHz并且沒(méi)有使用抗混疊濾波器。因?yàn)橐呀?jīng)認(rèn)識(shí)到發(fā)弧的指示器位于電流信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)處，該過(guò)零點(diǎn)確定何時(shí)取樣被觸發(fā)。因此，對(duì)于300kHz的取樣頻率，窗口大小被設(shè)置為25.3度，以使得電弧的再打火事件或熄滅事件的至少 一個(gè)將在該窗口中捕獲。
7仍參考圖1,該裝置還可以包括耦合到微控制器80的周?chē)鷾囟葌鞲衅?0。該周?chē)鷾囟葌鞲衅?0測(cè)量至少電阻元件10的周?chē)鷾囟?，并且輸出該測(cè)量到微控制器80。然后微控制器80確定是否補(bǔ)償上面提到的計(jì)算中電阻元件10的任何溫度變化。
此外，該裝置還可以包括測(cè)試開(kāi)關(guān)按鈕(push) 70,其包括串聯(lián)電弧測(cè)試配置71和并聯(lián)電弧測(cè)試配置72。測(cè)試開(kāi)關(guān)按鈕70耦合到微控制器80并允許操作員根據(jù)局部和非局部調(diào)整來(lái)在安裝時(shí)測(cè)試該裝置。
現(xiàn)在參考圖2-5',描述了用于執(zhí)行串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障斷流器(AFCI)的方法。如圖2所示， 一旦隨后將連續(xù)運(yùn)行的算法被初始化(操作IOO)(期間發(fā)生負(fù)載電流的感測(cè))，就得到是否已完成高頻取樣的確定(操作200)。此處，高頻取樣實(shí)際上指的是涉及串聯(lián)電弧檢測(cè)單元30的執(zhí)行(performance)的中頻取樣以及涉及并聯(lián)電弧檢測(cè)單元40的執(zhí)行的高頻取樣。
此外，根據(jù)圖3的中斷處理算法來(lái)發(fā)生高頻和/或中頻取樣。該算法從接收由未控制器80產(chǎn)生的低頻中斷信號(hào)開(kāi)始(操作201)。此時(shí)，確定是否RMS長(zhǎng)度已被取樣(操作202),并且如果已被取樣，則計(jì)算RMS(操作203 )。 一旦計(jì)算出RMS，它就被用于確定在有發(fā)弧條件的情況下該裝置需要多快來(lái)脫扣。如果RMS沒(méi)有被取樣，則計(jì)算過(guò)零(操作204 )。
操作204的過(guò)零計(jì)算可以根據(jù)圖4A和圖4B的流程圖來(lái)進(jìn)行。如所示，過(guò)零計(jì)算指的是情況(Case) 0-11,每個(gè)情況(Case)都描述了與電流信號(hào)的先前值有關(guān)的一個(gè)如果-則-否則(if-then-else)方案，其中負(fù)閾值(NEGTHRESH) = -15、正閾值(POSTHRESH) =15、負(fù)零(NEGZERO ) = - 3且正零(POSZERO ) = 3 。
一旦計(jì)算出過(guò)零，就要確定是否已登記了正過(guò)零(操作205 )。如果還沒(méi)有登記正過(guò)零，則設(shè)置用于過(guò)零取樣的以及非過(guò)零取樣的負(fù)過(guò)零的延遲，并且中頻和/或高頻取樣被觸發(fā)(操作206)。然而，如果已經(jīng)登記了正過(guò)零，則正過(guò)零的延遲被設(shè)置用于過(guò)零取樣和非過(guò)零取樣，中頻和/或高頻取樣被觸發(fā)(操作207)。
返回圖2,如果確定中頻和/或高頻取樣未完成，則以低頻取樣電流信號(hào)(操作300)，并且如果低頻取樣已完成，則計(jì)算已經(jīng)被低頻濾波的信號(hào)的移動(dòng)平均數(shù)(操作500)。如果中頻和/或高頻取樣已完成并且如果確定過(guò)零已被取樣，則根據(jù)至少該移動(dòng)平均數(shù)來(lái)計(jì)算過(guò)零離散小波系數(shù)(操作410)。相反地，如果中頻和/或高頻取樣已完成并且如果確定過(guò)零已被取樣，則根據(jù)至
少該移動(dòng)平均數(shù)來(lái)計(jì)算非過(guò)零離散小波系數(shù)(操作420)。
此處，參考圖5,在操作410和420中使用離散小波算法。如所示，所取樣的信號(hào)最初被定義為具有Outerlndex(其指的是被巻積的信號(hào)的指數(shù))、SumCD(其指的是詳細(xì)的系數(shù)的總和的絕對(duì)值)以及Innerlndex(其指的是使用的濾波器的指數(shù))的信號(hào)，它們每個(gè)都被設(shè)置為零。
首先，確定Outerlndex是否小于被巻積的信號(hào)的長(zhǎng)度。如果Outerlndex不小于被巻積的信號(hào)的長(zhǎng)度，則SumCD的值返回到零。相反地，如果Outerlndex小于被巻積的信號(hào)的長(zhǎng)度，則CD的值(它們是單獨(dú)的詳細(xì)系數(shù))被設(shè)置為零，并且Jumplndex的值被設(shè)置為被 巻積的信號(hào)乘以2的值。.
然后，確定Innerlndex是否小于濾波器的長(zhǎng)度。如果Innerlndex小于濾波器的長(zhǎng)度，CD的值被設(shè)置為CD的值加上該信號(hào)的值。此處，該信號(hào)值是I皿erlndex的值乘以濾波器的值再加上Jumplndex的值。重復(fù)這一過(guò)程直到確定I皿erlndex不小于濾波器的長(zhǎng)度。此時(shí)，CD的值被設(shè)置為CD的絕對(duì)值，并且SumCD的值被設(shè)置為SumCD的絕對(duì)值加上CD的值。
最后，參考圖2，基于過(guò)零和非過(guò)零離散小波系數(shù)來(lái)確定是否所有的閾值標(biāo)準(zhǔn)都滿(mǎn)足(操作600)。隨后，如果確定所有的閾值標(biāo)準(zhǔn)都滿(mǎn)足則發(fā)出脫扣信號(hào)(操作700)。此處，脫扣信號(hào)的發(fā)出包括將離散小波系數(shù)的各自能量的總和與閾值條件進(jìn)行比較，并且確定各自能量的總和是否超過(guò)脫扣信號(hào)發(fā)出的閾值條件。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供了 一種通過(guò)檢測(cè)串聯(lián)和并聯(lián)電弧來(lái)操作斷流器的方法。該方法包括感測(cè)負(fù)載電流，并從該負(fù)載電流產(chǎn)生電流信號(hào)；低頻濾波所述電流信號(hào)并在不同的負(fù)載條件下確定被低頻濾波的電流信號(hào)的基頻和過(guò)零；中頻和/或高頻濾波所述電流信號(hào)并將被中頻和/或高頻濾波的電流信號(hào)分解到預(yù)定水平以獲得離散小波系數(shù)；對(duì)跨越過(guò)零區(qū)域和跨越預(yù)定的非過(guò)零區(qū)域的被中頻和/或高頻濾波的電流信號(hào)進(jìn)行取樣；計(jì)算在其過(guò)零和非過(guò)零處所取樣的中頻電流信號(hào)和/或所取樣的高頻電流信號(hào)的離散小波系數(shù)的絕對(duì)值；以及將所計(jì)算的離散小波系數(shù)的絕對(duì)值的各自能量相加并基于所相加的各自能量來(lái)發(fā)出脫扣決定。
此處，分解操作包括使用從被低頻濾波的電流信號(hào)獲得的離散小波轉(zhuǎn)換來(lái)分解被中頻和/或高頻濾波的電流信號(hào)。此外，發(fā)出脫扣決定包括將相加的離散小波系數(shù)的各自能量與閾值條件進(jìn)行比較，并且確定相加的各自能量是否超過(guò)脫扣信號(hào)發(fā)出的閾值條件。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供了用于基于先前的電流過(guò)零來(lái)確定高頻取樣窗口的位置的方法，以及將輸入信號(hào)的向下取樣和/或子取樣結(jié)合到巻積中以降低巻積計(jì)算中乘法和加法運(yùn)算的次數(shù)的方法。此處，
參考圖5 ，該方法包括如上所述的離散小波算法的操作。
盡管已經(jīng)參考示例性實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解在不偏離本公開(kāi)的范圍的情況下可以進(jìn)行各種變化并且可以用等同物來(lái)代替其中的元件。此外，在不偏離本公開(kāi)的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行許多改變來(lái)使特定的情況或材料適應(yīng)于本公開(kāi)的教導(dǎo)。因此，意圖是本公開(kāi)不限于作為計(jì)劃用于執(zhí)行本公開(kāi)的最佳方式而公開(kāi)的特定示例性實(shí)施例，而是本公開(kāi)將包括落入所附權(quán)利要求范圍之內(nèi)的所有實(shí)施例。
附圖標(biāo)記
電阻元件 10
加法放大器 20
測(cè)試信號(hào) 90
微控制器 80
第一/串聯(lián)電弧檢測(cè)單元 30
高通濾波器 31
第一/第二低通濾波器 32/33
第二/并聯(lián)電弧檢測(cè)單元 40
低通濾波器 41
高通濾波器 42
電流測(cè)量單元 50
低通濾波器 51脫扣信號(hào)St
溫度傳感器60
測(cè)試開(kāi)關(guān)70
串聯(lián)電弧測(cè)試配置71
并聯(lián)電弧測(cè)試配置72
算法的初始化操作100
高頻取樣確定操作200
接收低頻中斷信號(hào)操作201
RMS確定操作202
RMS計(jì)算操作203
過(guò)零計(jì)算操作204
正過(guò)零確定操作205
觸發(fā)高頻取樣操作206， 207
低頻取樣操作300
計(jì)算移動(dòng)平均數(shù)操作500
計(jì)算過(guò)零系數(shù)操作410
計(jì)算非過(guò)零系數(shù)操作420
閾值標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足確定操作600
發(fā)出脫扣信號(hào)操作700
1權(quán)利要求
1、一種用于執(zhí)行串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障電流斷路(AFCI)的裝置，該裝置包括電阻元件(10)，其被配置成感測(cè)從其中產(chǎn)生電流信號(hào)的負(fù)載；第一檢測(cè)單元(30)，其被配置成基于所述電流信號(hào)輸出第一信號(hào)；以及微控制器(80)，其被配置成經(jīng)由離散小波變換分解至少所述第一信號(hào)從而獲得離散小波系數(shù)，以及在所述離散小波系數(shù)指示滿(mǎn)足產(chǎn)生脫扣信號(hào)的閾值條件時(shí)產(chǎn)生脫扣信號(hào)。
2、 根椐權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第二檢測(cè)單元(40),其 布置成與所述第一檢測(cè)單元(30)并聯(lián)并且配置成基于所述電流信號(hào) 輸出第二信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括電流測(cè)量單元(50)，其 被布置成與所述第一檢測(cè)單元(30)并聯(lián)并且配置成基于所述電流信 號(hào)輸出測(cè)量信號(hào)，以使得產(chǎn)生脫扣信號(hào)的閣值條件是電流測(cè)量的函數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包括電流測(cè)量單元(50)，其 被布置成與所述第一和第二檢測(cè)單元(30) 、 (40)并聯(lián)并且配置成 基于所述電流信號(hào)輸出測(cè)量信號(hào)，以使得產(chǎn)生脫扣信號(hào)的閾值條件是 電流測(cè)量的函數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括加法放大器(20),其可 操作地布置在所述電阻元件(10)和所述第一檢測(cè)單元(30)之間， 其中所述微控制器(80)耦合到所述加法放大器(20)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括耦合到所述微控制器(80) 的周?chē)鷾囟葌鞲衅?60)，通過(guò)所述周?chē)鷾囟葌鞲衅?60)所述微控 制器80確定是否補(bǔ)償電阻元件(10)的溫度變化。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的裝置，其中所述第一檢測(cè)單元(30)以 300kHz的取樣頻率運(yùn)行，并且從電流信號(hào)濾波除具有大約6kHz - 60Hz 頻率的那些子信號(hào)以外的所有子信號(hào)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述電流測(cè)量單元(50)以 10kHz的取樣頻率運(yùn)行。
9、 一種執(zhí)行串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障電流斷路(AFCI)的方法，該方 法包括感測(cè)負(fù)載電流；基于所感測(cè)的負(fù)載電流以高頻取樣信號(hào)(操作200);在已完成高頻取樣并且如果確定過(guò)零已被取樣時(shí)，計(jì)算過(guò)零離散 小波系數(shù)(操作410);在已完成高頻取樣并且如果確定過(guò)零還沒(méi)有被取樣時(shí)，計(jì)算非過(guò) 零離散小波系數(shù)(操作420);以及如果基于過(guò)零和非過(guò)零離散小波系數(shù)確定已滿(mǎn)足閾值標(biāo)準(zhǔn)則發(fā)出 脫扣信號(hào)(操作600)、(操作700)。
10、提供了 一種通過(guò)檢測(cè)串聯(lián)和并聯(lián)電弧來(lái)操作斷流器的方法， 該方法包括感測(cè)負(fù)載電流并從該負(fù)栽電流產(chǎn)生電流信號(hào)；低頻濾波所述電流信號(hào)并在不同的負(fù)載條件下確定被低頻濾波的 電流信號(hào)的基頻和過(guò)零(操作300);中頻和/或高頻濾波所述電流信號(hào)并將被中頻和/或高頻濾波的電 流信號(hào)分解到預(yù)定水平以獲得離散小波系數(shù)(操作200);對(duì)跨越過(guò)零區(qū)域和跨越預(yù)定的非過(guò)零區(qū)域的被中頻和/或高頻濾波 的電流信號(hào)進(jìn)行取樣(操作204);計(jì)算在其過(guò)零和非過(guò)零處所取樣的中頻電流信號(hào)和/或所取樣的高 頻電流信號(hào)的離散小波系數(shù)的絕對(duì)值(操作410、 420);以及將所計(jì)算的離散小波系數(shù)的絕對(duì)值的各自能量相加并基于所相加 的各自能量來(lái)發(fā)出脫扣決定(操作600、 700)。
全文摘要
使用離散小波變換的電弧檢測(cè)。一種用于執(zhí)行串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障電流斷路(AFCI)的裝置。該裝置包括電阻元件(10)，其被配置成感測(cè)從其中產(chǎn)生電流信號(hào)的負(fù)載；第一檢測(cè)單元(30)，其被配置成基于所述電流信號(hào)輸出第一信號(hào)；以及微控制器(80)，其被配置成經(jīng)由離散小波變換分解至少所述第一信號(hào)從而獲得離散小波系數(shù)，以及在所述離散小波系數(shù)指示滿(mǎn)足產(chǎn)生脫扣信號(hào)的閾值條件時(shí)產(chǎn)生脫扣信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R15/20GK101673930SQ20091016013
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者J·K·霍克, K·V·格里戈里延, S·J·霍爾, S·錢(qián)加利 申請(qǐng)人:通用電氣公司