配電系統(tǒng)和操作包括電弧閃光檢測的配電系統(tǒng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例描述了用在配電系統(tǒng)中的電弧閃光繼電系統(tǒng)，所述配電系統(tǒng)包括電弧閃光傳感器、第一電路保護(hù)裝置和第二電路保護(hù)裝置。所述電弧閃光繼電系統(tǒng)包括第一輸入，所述第一輸入被配置成從所述電弧閃光傳感器接收檢測信號；第二輸入，所述第二輸入被配置成從所述第一電路保護(hù)裝置接收閉鎖信號；以及控制器。所述控制器被配置成：至少部分基于所述檢測信號，確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光。當(dāng)所述控制器不在接收所述閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，所述控制器激活所述第二電路保護(hù)裝置；以及當(dāng)所述控制器正在接收所述閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活。
【專利說明】配電系統(tǒng)和操作包括電弧閃光檢測的配電系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請一般涉及電力系統(tǒng)，并且更具體地涉及配電系統(tǒng)和操作配電系統(tǒng)的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]一些已知的電力配電系統(tǒng)包括具有斷路器的開關(guān)柜，斷路器分別耦連到一個(gè)或多個(gè)負(fù)荷。斷路器通常包括基于感測的流過斷路器的電流控制斷路器的跳閘單元。更具體地，如果電流超出可接受的條件，跳閘單元引起流過斷路器的電流中斷?？諝鈹嗔髌鲾嗦菲鞑僮饔诳諝庵?，當(dāng)中斷流過斷路器的電流時(shí)在兩個(gè)觸點(diǎn)之間產(chǎn)生電弧。
[0003]電源電路和開關(guān)柜通常包括由絕緣(諸如空氣或氣體或固態(tài)介質(zhì))隔開的導(dǎo)體。在特定條件下，諸如當(dāng)導(dǎo)體位置太接近時(shí)或?qū)w之間的電壓超過絕緣的絕緣性質(zhì)時(shí)，可能產(chǎn)生電弧。電弧閃光是由于兩相導(dǎo)體之間、相導(dǎo)體和中性導(dǎo)體之間或者相導(dǎo)體和接地點(diǎn)之間的故障產(chǎn)生的快速能量釋放引起的。電弧閃光的溫度可以達(dá)到或超過20，000°C，這可以使導(dǎo)體和相鄰的設(shè)備汽化。此外，電弧閃光可能以熱、強(qiáng)光、壓力波和/或聲波形式釋放的大量的足以損壞導(dǎo)體和相鄰設(shè)備的能量。而且，釋放的能量可能對電弧故障事故周圍的人造成重大傷害。
[0004]一些已知的配電系統(tǒng)包括電弧閃光檢測和/或緩解系統(tǒng)，以便于檢測和/或緩解電弧閃光事故。已知系統(tǒng)中的一些依靠光、聲音和/或壓力傳感器來檢測由電弧閃光事故產(chǎn)生的光、聲音和/或壓力。在包括空氣斷流器斷路器的配電系統(tǒng)中，在斷路器跳閘時(shí)產(chǎn)生的電弧引起一些檢測系統(tǒng)指示電弧故障正在發(fā)生。錯(cuò)誤的檢測可能導(dǎo)致另外的保護(hù)或緩解裝置的激活，附加斷路器的跳閘以及其它不必要?jiǎng)幼鳌?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一方面，提供了一種配電系統(tǒng)。所述配電系統(tǒng)包括:第一配電母線，所述第一配電母線設(shè)置于由外殼限定的容積中；電弧閃光傳感器，所述電弧閃光傳感器被配置成檢測所述容積內(nèi)的電弧并生成檢測信號；電弧閃光繼電系統(tǒng)，所述電弧閃光繼電系統(tǒng)通信地耦連到所述電弧閃光傳感器。所述電弧閃光繼電系統(tǒng)包括控制器，所述控制器被配置成至少部分基于所述檢測信號確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光。所述配電系統(tǒng)包括第一電路保護(hù)裝置，所述第一電路保護(hù)裝置操作地設(shè)置于所述容積中。所述第一電路保護(hù)裝置包括:跳閘機(jī)構(gòu)，所述跳閘機(jī)構(gòu)被配置成中斷流過所述第一配電母線的電流；以及跳閘單元，所述跳閘單元操作地耦連到所述跳閘機(jī)構(gòu)。所述跳閘單元被配置成:確定所述第一配電母線上的電流何時(shí)超過保護(hù)閾值；以及在確定所述第一配電母線上的電流超過所述保護(hù)閾值時(shí)，給所述電弧閃光繼電系統(tǒng)輸出閉鎖信號，并給所述跳閘機(jī)構(gòu)輸出跳閘信號。
[0006]在另一方面，公開了 一種用在配電系統(tǒng)中的電弧閃光繼電系統(tǒng)，所述配電系統(tǒng)包括電弧閃光傳感器、第一電路保護(hù)裝置和第二電路保護(hù)裝置。所述電弧閃光繼電系統(tǒng)包括:第一輸入，所述第一輸入被配置成從所述電弧閃光傳感器接收檢測信號；第二輸入，所述第二輸入被配置成從所述第一電路保護(hù)裝置接收閉鎖信號；以及控制器。所述控制器被配置成:至少部分基于所述檢測信號，確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光；當(dāng)所述控制器不接收所述閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，激活所述第二電路保護(hù)裝置；以及當(dāng)所述控制器正在接收所述閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活。
[0007]在又一方面，公開了一種由配電系統(tǒng)中的電弧閃光繼電系統(tǒng)使用的方法，所述配電系統(tǒng)包括被配置成輸出閉鎖信號的第一電路保護(hù)裝置和被配置成提供電弧閃光保護(hù)的第二電路保護(hù)裝置。所述方法包括:確定在由所述配電系統(tǒng)占據(jù)的容積內(nèi)已經(jīng)發(fā)生電弧閃光。當(dāng)所述電弧閃光繼電系統(tǒng)不在從所述第一電路保護(hù)裝置接收所述閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，激活所述第二電路保護(hù)裝置。當(dāng)所述電弧閃光繼電系統(tǒng)正在從所述第一電路保護(hù)裝置接收所述閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是示例性配電系統(tǒng)的示意框圖。
[0009]圖2A和2B是用于操作圖1中所示的配電系統(tǒng)的邏輯流程圖。
[0010]圖3是在圖1所示的配電系統(tǒng)中使用的示例性電弧閃光繼電系統(tǒng)的簡化框圖。
[0011]圖4是在圖1所示的配電系統(tǒng)中使用的另一示例性電弧閃光繼電系統(tǒng)的簡化框圖。
[0012]圖5是在圖1所示的配電系統(tǒng)中使用的另一示例性電弧閃光繼電系統(tǒng)的簡化框圖。
[0013]圖6是用于操作圖5中所示的電弧閃光繼電系統(tǒng)的示例性邏輯流程圖。
[0014]圖7是用于操作圖5中所示的電弧閃光繼電系統(tǒng)的另一邏輯流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本文中描述了配電系統(tǒng)和操作包括電弧閃光檢測的配電系統(tǒng)的方法的示例性實(shí)施例。示例性配電系統(tǒng)將電弧閃光檢測和保護(hù)集成到配電系統(tǒng)中，同時(shí)限制在由跳閘斷路器引起的電弧被檢測為電弧閃光并觸發(fā)系統(tǒng)的電弧閃光保護(hù)時(shí)可能發(fā)生的令人討厭的跳閘。
[0016]圖1是示例性配電系統(tǒng)100的一部分的示意框圖。配電系統(tǒng)100包括多個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106。在其它實(shí)施例中，配電系統(tǒng)100包括更多或更少的電路保護(hù)裝置102，104和106。在示例性實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置102，104和106位于一個(gè)或多個(gè)開關(guān)柜單元(未顯示)中。在其它實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置102，104和106位于其它任何適當(dāng)位置和/或外殼中。圖1中圖不的配電系統(tǒng)100的一部分被設(shè)置于空間的容積107內(nèi)，所述空間可以是由例如配電系統(tǒng)位于的外殼限定的空腔。
[0017]每個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106被配置成編程控制電力從一個(gè)或多個(gè)電源108到一個(gè)或多個(gè)負(fù)荷110和112的傳輸。電源108可以包括例如給負(fù)荷110和112提供電流(和產(chǎn)生的電力)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)或其它裝置。電流從源108通過分別耦連到電路保護(hù)裝置102，104和106的配電線或母線114，116和118傳輸?shù)截?fù)荷110和112。負(fù)荷110和112可包括但不限于僅包括機(jī)器、電機(jī)、照明和/或制造或發(fā)電或配電設(shè)施的其它機(jī)電設(shè)備。
[0018]在示例性實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置102，104和106是斷路器。替代性地，電路保護(hù)裝置102，104和106可以是使配電系統(tǒng)100以本文中描述的起作用的其它任何裝置。每個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106包括操作地耦連到傳感器122和跳閘機(jī)構(gòu)124的跳閘單元120。在示例性實(shí)施例中，跳閘單元120是電子跳閘單元(ETU)，其中的每一個(gè)包括耦連到存儲器130和顯示裝置132的處理器128。在其它實(shí)施例中，跳閘單元120可以是其它任何適當(dāng)類型的跳閘單元。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106包括不同類型的跳閘單元120和/或是與電路保護(hù)裝置102，104和106的至少其它電路保護(hù)裝置不同類型的電路保護(hù)裝置。在另外的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106不包括ETU，實(shí)際上由中央控制器(未顯示)控制，中央控制器被配置成如本文中描述的操作其控制的電路保護(hù)裝置102，104和/或106。
[0019]在示例性實(shí)施例中，傳感器122是電流傳感器，諸如電流互感器、羅夫斯基線圈、霍爾效應(yīng)傳感器和/或測量流過跳閘機(jī)構(gòu)124和/或電路保護(hù)裝置102，104和106的電流的分流器。替代性地，傳感器122可包括能夠使配電系統(tǒng)100以本文中描述的起作用的其它任何傳感器。每個(gè)傳感器122生成指示流過關(guān)聯(lián)的跳閘機(jī)構(gòu)124和/或電路保護(hù)裝置102，104和106的測量或檢測電流(后面稱作“電流信號”)的信號。此外，每個(gè)傳感器122將電流信號傳輸?shù)脚c跳閘機(jī)構(gòu)124關(guān)聯(lián)或耦連的處理器128。每個(gè)處理器128編程為激活跳閘機(jī)構(gòu)124，以在電流信號和/或由電流信號代表的電流超過電流閾值時(shí)，中斷提供給負(fù)荷110或112的電流。
[0020]跳閘機(jī)構(gòu)124包括例如一個(gè)或多個(gè)斷路器裝置。示例性斷路器裝置包括例如中斷流過電路保護(hù)裝置流到與電路保護(hù)裝置耦連的負(fù)荷(諸如負(fù)荷110或112)的電流的電路開關(guān)、接觸臂和/或電路斷流器。在示例性實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置102，104和106中的至少一個(gè)是空氣斷流器。當(dāng)空氣斷流器電路保護(hù)裝置102，104或106中斷電流時(shí)，在其觸點(diǎn)之間產(chǎn)生電弧。
[0021]每個(gè)處理器128控制一個(gè)電路保護(hù)裝置102，104或106的操作，并從與耦連到處理器128的跳閘機(jī)構(gòu)124關(guān)聯(lián)的傳感器122收集所測量的操作狀態(tài)數(shù)據(jù)，諸如代表電流測量(也稱作“電流數(shù)據(jù)”)的數(shù)據(jù)。處理器128在存儲器中存儲電流數(shù)據(jù)。至少部分基于電流數(shù)據(jù)，處理器128確定其關(guān)聯(lián)的配電母線上的電流何時(shí)超過保護(hù)閾值，并在確定電流超過保護(hù)閾值時(shí)，向跳閘機(jī)構(gòu)124輸出跳閘信號。應(yīng)當(dāng)理解的是，詞語“處理器”一般指任何可編程系統(tǒng)，包括系統(tǒng)和微控制器，精簡指令集電路(RISC)、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯電路和能夠執(zhí)行本文中描述的功能的其它任何電路或處理器。上述的例子只是示例性的，因此不旨在以任何方式限制詞語“處理器”的定義和/或含義。
[0022]存儲器130存儲可由處理器128執(zhí)行的程序代碼和指令，以控制其關(guān)聯(lián)的電路保護(hù)裝置102，104或106。存儲器130可包括但不限于只包括非易失性RAM(NVRAM)、磁RAM(MRAM)、鐵電RAM(FeRAM)、只讀存儲器(ROM)、閃速存儲器和/或電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。其它任何適當(dāng)?shù)拇拧⒐夂?或半導(dǎo)體存儲器自身或與其它形式的存儲器的結(jié)合可以包括于存儲器130中。存儲器130還可以是或者可以包括可拆除或可移動(dòng)存儲器，包括但不限于適當(dāng)?shù)拇牌?、磁盤、⑶ROM，DVD或USB存儲器。
[0023]在示例性實(shí)施例中，顯示裝置132包括指示其電路保護(hù)裝置102，104或106和/或跳閘機(jī)構(gòu)124的狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)。例如，處理器128可以激活顯示裝置132的一個(gè)或多個(gè)組件(例如LED)，以指示關(guān)聯(lián)的電路保護(hù)裝置102，104或106和/或跳閘機(jī)構(gòu)124是活動(dòng)的和/或正常操作的，故障或失效已經(jīng)發(fā)生和/或指示跳閘機(jī)構(gòu)124和/或電路保護(hù)裝置102，104和106的其它任何狀態(tài)。在其它實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106不包括顯示裝置132。
[0024]在示例性實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置102，104和106排列成層級，以提供對配電系統(tǒng)100的不同程度的保護(hù)和監(jiān)控。第一電路保護(hù)裝置102耦連到第一配電母線114 (也稱作源或線路母線)，以從電源108接收電流。電力從母線114供應(yīng)到第二配電母線115，第二配電母線115有時(shí)也稱作主母線，在第一電路保護(hù)裝置102的下游。第三配電母線116和第四配電母線118 (有時(shí)也稱作負(fù)荷母線)從主母線115接收電力，以分別傳送到負(fù)荷110和112。第二電路保護(hù)裝置104耦連到母線116，第三電路保護(hù)裝置106耦連到母線118。如本文中使用的，詞語“下游”指電流流動(dòng)的方向，例如從負(fù)荷110和112朝電源108流動(dòng)。詞語“上游”指電流流動(dòng)的方向，例如從負(fù)荷110和112朝電源108流動(dòng)。每個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106為每個(gè)下游母線114，115，116和/或118提供保護(hù)。因此，例如，電路保護(hù)裝置102為母線114，115，116和118提供保護(hù)，而電路保護(hù)裝置104為母線116提供保護(hù)。
[0025]盡管圖1圖示了排列成兩排的三個(gè)電路保護(hù)裝置102，104和106和四條母線114，115，116和118，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到任何適當(dāng)數(shù)量的電路保護(hù)裝置102，104和106可以與任何適當(dāng)數(shù)量的母線114，115，116和118以任何適當(dāng)數(shù)量的層數(shù)排列，以能夠使配電系統(tǒng)100以本文中描述的起作用。例如，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到一個(gè)或多個(gè)附加的層、母線114，115，116和118和/或電路保護(hù)裝置102，104和106可以設(shè)置于電源108和電路保護(hù)裝置102之間。另外或替代性地，在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)附加的層、母線114，115，116和118和/或電路保護(hù)裝置102，104和106可以被設(shè)置于負(fù)荷110、112和電路保護(hù)裝置104和/或106之間。
[0026]每個(gè)跳閘單元120包括被配置成例如從其它跳閘單元120接收信號或向其它跳閘單元120傳輸信號的一個(gè)或多個(gè)端口 134。端口 134可包括分立的輸入端口、分立的輸出端口和/或雙向輸入/輸出端口。在示例性實(shí)施例中，限制和/或閉鎖信號在電路保護(hù)裝置102，104和106之間通過端口 134傳送，以協(xié)調(diào)電路保護(hù)裝置102，104和106的操作，作為區(qū)域選擇性互鎖(ZSI)機(jī)制的一部分。ZSI機(jī)制可以是任何適當(dāng)?shù)腪SI機(jī)制。在示例性ZSI機(jī)制中，電路保護(hù)裝置向上游電路保護(hù)裝置(即位于發(fā)出限制信號的電路保護(hù)裝置上面的層中)輸出限制信號，以便防止上游裝置在裝置發(fā)出限制信號之前跳閘。例如，當(dāng)保護(hù)裝置104檢測到比保護(hù)性閾值大的電流時(shí)，其跳閘單元120向上游保護(hù)裝置102輸出限制信號。保護(hù)裝置102被配置成在接收限制信號時(shí)操作于受限模式，例如其響應(yīng)時(shí)間增加。如果保護(hù)裝置104檢測到大于瞬時(shí)閾值時(shí)，瞬時(shí)閾值大于保護(hù)閾值，其跳閘單元120向其跳閘機(jī)構(gòu)124發(fā)出跳閘信號。
[0027]在示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括ZSI模塊135，模塊135接收閉鎖信號并將該閉鎖信號分配給閉鎖信號的適當(dāng)接收者。電路保護(hù)裝置104和106向ZSI模塊135發(fā)送其閉鎖信號，ZSI模塊135向電路保護(hù)裝置102提供閉鎖信號。在示例性實(shí)施例中，ZSI模塊135也向電弧故障繼電系統(tǒng)(AFRS) 136輸出閉鎖信號，電弧故障繼電系統(tǒng)將在下文描述。在其它實(shí)施例中，可以使用其它任何適當(dāng)?shù)男盘柗峙錂C(jī)制。例如，一些實(shí)施例不包括ZSI模塊135，閉鎖信號直接從電路保護(hù)裝置104和106傳送到電路保護(hù)裝置102和/或AFRS136。在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括不只一個(gè)ZSI模塊136。
[0028]AFRS136被配置成確定何時(shí)在容積107中出現(xiàn)電弧閃光，并便于緩解電弧閃光。AFRS可通信地耦連到電弧閃光傳感器138。盡管圖1示出了三個(gè)電弧閃光傳感器138，但在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括更多或更少電弧閃光傳感器138。每個(gè)電弧閃光傳感器138被配置成檢測容積107內(nèi)的電弧，并生成檢測信號。在示例性實(shí)施例中，電弧閃光傳感器138是能夠檢測由電弧產(chǎn)生的光的光傳感器。在其它實(shí)施例中，電弧閃光傳感器138可以包括檢測由電弧產(chǎn)生的聲音的聲音傳感器，檢測由電弧產(chǎn)生的壓力波的壓力傳感器或適于檢測電弧的其它任何傳感器。而且，在一些實(shí)施例中，傳感器138包括能夠檢測電弧閃光的各類型傳感器的組合。在示例性實(shí)施例中，當(dāng)電弧閃光傳感器138檢測超過閾值的光時(shí)，它向AFRS136提供檢測信號。電流傳感器140生成代表流過配電母線114的測量或檢測電流(后面稱作“電流信號”)的信號，電流信號被提供給AFRS136。在示例性實(shí)施例中，AFRS136基于來自電流信號的帶有證實(shí)的檢測信號確定在容積107中已經(jīng)發(fā)生電弧閃光。當(dāng)電弧閃光發(fā)生時(shí)，過電流狀態(tài)條件會存在于系統(tǒng)中，電弧閃光會產(chǎn)生光、聲音和壓力。因此，當(dāng)來自一個(gè)或多個(gè)電弧閃光傳感器138的檢測信號指示已經(jīng)出現(xiàn)電弧時(shí)(例如，檢測光超過閾值)，來自傳感器140的電流信號指示通過母線114的電流超過預(yù)定閾值，AFRS136確定已經(jīng)/正在發(fā)生電弧閃光。在一些實(shí)施例中，基于電流信號證實(shí)電弧閃光確定是省略的/或任意的。另外或替代性地，一些實(shí)施例包括基于來自聲音和/或壓力傳感器的聲音和/或壓力信號的電弧閃光確定的證實(shí)。在一些實(shí)施例中，AFRS136只基于來自電弧閃光傳感器138的檢測信號確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光。而且，如下文更加詳細(xì)描述的，AFRS136可選擇性地操作于超過一種操作模式，用于確定和/或證實(shí)已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光的基礎(chǔ)可以根據(jù)所選的操作模式而改變。
[0029]在確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光時(shí)，AFRS136動(dòng)作以緩解可疑電弧閃光。在示例性實(shí)施例中，AFRS136向電路保護(hù)裝置142輸出跳閘信號。在示例性實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置142是電弧閃光緩解裝置，諸如電弧抑制裝置，撬棍(crowbar)等。電弧抑制裝置包括例如抑制組件，多個(gè)電極，等離子槍和觸發(fā)器電路，觸發(fā)器電路引起等離子槍將消融等離子體發(fā)射到電極之間的間隙，以便將能量從電弧或從電路上檢測的電氣故障轉(zhuǎn)移到抑制組件中。跳閘信號激活(也稱為跳開或觸發(fā))電路保護(hù)裝置142，電路保護(hù)裝置142操作以將能量轉(zhuǎn)移，從而緩解電弧閃光。在示例性實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置142與AFRS136分離。在其它實(shí)施例中，如下文更詳細(xì)描述的，AFRS136包括電路保護(hù)裝置142。在一些實(shí)施例中，電路保護(hù)裝置142是斷路器(未顯示)或在容積107內(nèi)系統(tǒng)100的一部分上游的其它適當(dāng)?shù)碾娐窋嗔髌鳌?br> [0030]在示例性實(shí)施例中，AFRS136還向電路保護(hù)裝置102輸出跳閘信號，電路保護(hù)裝置102中斷流過母線114的電流。在一些實(shí)施例中，跳閘信號只被提供給電路保護(hù)裝置102，而在其它實(shí)施例中，跳閘信號只被提供給電路保護(hù)裝置142。在另外的其它實(shí)施例中，替代性地或另外，AFRS136向容積107外部的斷路器(未顯示)發(fā)送跳閘信號。因此，如果可疑電弧閃光在容積107內(nèi)的具體位置不知道，或者電弧閃光的位置在主母線114上，AFRS136可以向容積107外部、電路保護(hù)裝置102上游的斷路器(未顯示)發(fā)送跳閘信號。在AFRS136向斷路器輸出跳閘信號的實(shí)施例中，除了向電路保護(hù)裝置142發(fā)送信號之外或作為其替代，AFRS向位于可疑電弧閃光位置上游的斷路器輸出跳閘信號。[0031]當(dāng)電路保護(hù)裝置102，104或106之一檢測到過流條件并決定跳開其跳閘機(jī)構(gòu)124時(shí)，其跳閘單元120通過ZSI模塊135向AFRS136輸出閉鎖信號。在示例性實(shí)施例中，跳閘單元120在檢測到過流條件時(shí)輸出閉鎖信號。在其它實(shí)施例中，跳閘單元120在向跳閘機(jī)構(gòu)124發(fā)出跳閘命令的同時(shí)輸出閉鎖信號。閉鎖信號通知AFRS136電路保護(hù)裝置102，104或106將要跳開其跳閘機(jī)構(gòu)124。當(dāng)跳閘機(jī)構(gòu)124的觸點(diǎn)(未顯示)分離，產(chǎn)生電弧時(shí)，電弧閃光傳感器138會檢測到電弧。因?yàn)榇嬖谶^流條件，電流傳感器140也向AFRS136提供指示存在過流條件的電流信號。因此，AFRS136確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光。因?yàn)锳FRS136已經(jīng)從電路保護(hù)裝置102，104或106接收到閉鎖信號，AFRS136知道電弧閃光很可能是由跳閘機(jī)構(gòu)124的觸點(diǎn)分離引起的。AFRS136被配置成響應(yīng)于所接收的閉鎖信號操作于受限操作模式。在示例性實(shí)施例中，AFRS136在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)延遲跳閘信號的輸出。確定的時(shí)間段是比電路保護(hù)裝置102，104或106的跳閘機(jī)構(gòu)124發(fā)出閉鎖信號以完成其電流中斷所需的時(shí)間更長的時(shí)間段。如果AFRS136在確定的時(shí)間段已經(jīng)過去之后仍檢測到電弧閃光，AFRS136動(dòng)作以緩解電弧閃光。在示例性實(shí)施例中，確定的時(shí)間段是至少部分基于每個(gè)具體的電路保護(hù)裝置102，104和106的機(jī)械特性的預(yù)定時(shí)間段。在其它實(shí)施例中，確定的時(shí)間段是由輸出閉鎖信號的電路保護(hù)裝置102，104或106定義的。在這種實(shí)施例中，AFRS136只要接收閉鎖信號就延遲對可疑電弧閃光進(jìn)行響應(yīng)。
[0032]在示例性實(shí)施例中，AFRS136選擇性操作于常規(guī)模式和維修模式。在常規(guī)操作模式，AFRS136基于來自電弧閃光傳感器138的跳閘信號和來自電流傳感器140的電流信號，確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光。在維修模式，AFRS136只基于來自電弧閃光傳感器138的跳閘信號確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光。當(dāng)人員在系統(tǒng)100附近時(shí)通常選擇維修模式，電路保護(hù)裝置102，104，106的令人討厭的跳閘優(yōu)于延遲的但更加準(zhǔn)確的保護(hù)。AFRS136上的閉鎖信號的效果還根據(jù)AFRS136操作的模式而變化。當(dāng)AFRS136處于常規(guī)操作模式時(shí)，AFRS136如上文描述的操作。AFRS136被配置成當(dāng)操作于維修模式時(shí)忽略所有的閉鎖信號。因此，當(dāng)AFRS136處于維修模式時(shí)，AFRS輸出跳閘信號，以不考慮閉鎖信號激活電路保護(hù)裝置142。
[0033]圖2A和2B是系統(tǒng)100的示例性邏輯流程。邏輯判斷按照系統(tǒng)100的哪個(gè)元件執(zhí)行此判斷而分組。部分200由AFRS136執(zhí)行。部分202，204和206分別由電路保護(hù)裝置102，104和106執(zhí)行。部分208由ZSI模塊135執(zhí)行。
[0034]圖3是一個(gè)實(shí)施例的AFRS136的簡化框圖。在此實(shí)施例中，AFRS136包括電弧閃光繼電器300。電弧閃光繼電器300通過輸入302從電流傳感器140接收電流信號，通過輸入304從電弧閃光傳感器接收檢測信號，通過輸入306從電路保護(hù)裝置102，104和106接收閉鎖信號。在不例性實(shí)施例中，電弧閃光繼電器300被配置成執(zhí)行如上文描述的AFRS136的所有功能。更具體地，電弧閃光繼電器300包括控制器308，控制器被配置成基于檢測信號確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光?？刂破?08被配置成當(dāng)控制器308不在接收閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于可疑電弧閃光激活電路保護(hù)裝置142，當(dāng)控制器308正在接收閉鎖信號時(shí)，延遲電路保護(hù)裝置142的激活。而且，如果AFRS136正操作于維修模式，則電路保護(hù)裝置142的激活不被閉鎖信號延遲?？刂破?08通過經(jīng)由輸出310向電路保護(hù)裝置142輸出跳閘信號來激活電路保護(hù)裝置142。在示例性實(shí)施例中，控制器308包括處理器312和耦連到處理器的存儲器裝置314。在其它實(shí)施例中，控制器308是模擬控制器，模擬和數(shù)字控制器的組合或其它任何適當(dāng)類型的控制器。在其它實(shí)施例中，電弧閃光繼電器300可以是能夠如本文中描述操作的其它任何適當(dāng)?shù)碾娀￠W光繼電器。而且，在一些實(shí)施例中，在本文中描述為由AFRS136和/或電弧閃光300執(zhí)行的動(dòng)作可以在多個(gè)組件之間劃分。
[0035]圖4是AFRS136的另一實(shí)施例的簡化框圖。在此實(shí)施例中，AFRS136包括耦連到外部閉鎖邏輯402的電弧閃光繼電器400。電弧閃光繼電器400通過輸入404從電流傳感器140接收電流信號，通過輸入406從電弧閃光傳感器138接收檢測信號。在此實(shí)施例中，電弧閃光繼電器400輸出兩個(gè)信號。第一輸出信號指示所接收的檢測信號是否指示電弧閃光，第二輸出信號指示所接收的電流信號是否超過閾值。在此實(shí)施例中，電弧閃光繼電器400不接收也不考慮任何閉鎖信號。閉鎖邏輯402從電弧閃光繼電器400接收兩個(gè)輸出信號，從電路保護(hù)裝置102，104和106接收任何閉鎖信號。閉鎖邏輯402被配置成響應(yīng)于指示檢測到電弧閃光的第一輸出，指示電流超過閾值的第二輸出信號和沒有接收到任何閉鎖信號，激活電路保護(hù)裝置142。除了當(dāng)AFRS136處于維修模式時(shí)，閉鎖邏輯402被配置成當(dāng)?shù)谝惠敵鲋甘緳z測到電弧閃光，第二輸出信號指示電流超過閾值，并且它正在接收閉鎖信號時(shí)，延遲電路保護(hù)裝置142的激活。閉鎖邏輯402通過向電路保護(hù)裝置142輸出跳閘信號，激活電路保護(hù)裝置142。閉鎖邏輯402可以是分立的邏輯門，可以在與電弧閃光繼電器400分開的控制器中實(shí)現(xiàn)，或者可以以其它任何適當(dāng)裝置實(shí)現(xiàn)。
[0036]圖5是第三實(shí)施例的AFRS136的簡化框圖。在此實(shí)施例中，AFRS136包括電弧閃光繼電器500和用于電路保護(hù)裝置142的控制器502。電弧閃光繼電器500通過輸入504從電流傳感器140接收電流信號，通過輸入506從電弧閃光傳感器138接收檢測信號。如上文參照AFRS136描述的，電弧閃光繼電器500被配置成至少部分基于檢測信號確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光。在此實(shí)施例中，電弧閃光繼電器500既不接收也不考慮任何閉鎖信號。在確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光時(shí)，電弧閃光繼電器500輸出跳閘信號。在示例性實(shí)施例中，電弧閃光繼電器被配置成輸出兩個(gè)不同的跳閘信號之一。第一跳閘信號指不可疑電弧閃光，第二跳閘信號指示當(dāng)AFRS136處于維修模式時(shí)的可疑電弧閃光?？刂破?02從電弧閃光繼電器500接收跳閘信號，從電路保護(hù)裝置102，104和106接收任何閉鎖信號?？刂破?02被配置成當(dāng)控制器502不接收閉鎖信號時(shí)，響應(yīng)于跳閘信號激活電路保護(hù)裝置142 (例如激活電弧抑制裝置，跳開跳閘機(jī)構(gòu)124，觸發(fā)撬棍等)，并在控制器502正在接收閉鎖信號時(shí)，延遲電路保護(hù)裝置142的激活?？刂破?02可以是任何適當(dāng)?shù)哪M控制器、數(shù)字控制器或模擬和數(shù)字控制的組合。
[0037]圖6是對于圖5所示的AFRS136的一些實(shí)施例的示例性邏輯流程圖。其它實(shí)施例可包括不同的邏輯輸入、輸出和/或操作。在示例性實(shí)施例中，部分600是由電弧閃光繼電器500執(zhí)行的，部分602是由控制器502執(zhí)行的，部分604是由ZSI控制器135執(zhí)行的?？刂破?02確定當(dāng)電弧閃光繼電器500檢測到電弧閃光時(shí)是否激活電路保護(hù)裝置142，或者因?yàn)榇嬖陂]鎖信號延遲電路保護(hù)裝置142的激活。在此實(shí)施例中，所述確定還基于輸入母線電壓(例如主母線114上的電壓)是否超過用于激活電路保護(hù)裝置142的閾值。在此實(shí)施例中，電弧閃光繼電器500在確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光時(shí)，操作電路保護(hù)裝置，諸如電路保護(hù)裝置102。
[0038]圖7是對于圖5所示的一些實(shí)施例的AFRS136的另一示例性邏輯流程圖。部分700由電弧閃光繼電器500執(zhí)行，部分702由控制器502執(zhí)行，部分704由ZSI控制器135執(zhí)行。在此實(shí)施例中，控制器502不接收閉鎖信號。實(shí)際上，電弧閃光繼電器500接收閉鎖信號。在此實(shí)施例中，電弧閃光繼電器500還在確定已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光時(shí)，操作電路保護(hù)裝置，諸如電路保護(hù)裝置102。如果還沒有接收到閉鎖信號，電弧閃光繼電器500根據(jù)不受限模式操作電路保護(hù)裝置102，如果已經(jīng)接收到閉鎖信號則根據(jù)受限模式操作電路保護(hù)裝置102。
[0039]本文中描述的方法和系統(tǒng)的技術(shù)效果可以包括以下的一個(gè)或多個(gè):(a)確定在由配電系統(tǒng)占據(jù)的容積中已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光；(b)當(dāng)不從第一電路保護(hù)裝置接收閉鎖信號時(shí)，激活被配置成提供電弧閃光保護(hù)的第二電路保護(hù)裝置以響應(yīng)于已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光的確定；(C)當(dāng)從第一電路保護(hù)裝置接收到閉鎖信號時(shí)，延遲被配置成提供電弧閃光保護(hù)的第二電路保護(hù)裝置的激活以響應(yīng)于已經(jīng)出現(xiàn)電弧閃光的確定。
[0040]在上文詳細(xì)地描述了配電系統(tǒng)和操作配電系統(tǒng)的方法的示例性實(shí)施例。所述系統(tǒng)和方法不限于本文中描述的特定實(shí)施例，而是，所述系統(tǒng)組件和/或方法的操作可以獨(dú)立地并與本文中描述的其它組件和/或操作分離地使用。而且，所描述的組件和/或操作還可以在其它系統(tǒng)、方法和/或裝置中定義或與它們結(jié)合使用，不限于只用本文中描述的電力系統(tǒng)來實(shí)施。
[0041]圖示并在本文中描述的實(shí)施例中操作的執(zhí)行順序或性能不是必需的，除非另外指出的之外。即，操作可以任何順序執(zhí)行，除非另外指出，否則實(shí)施例可包括比本文中公開的更多或更少的操作。例如，在另一操作之前，與其同時(shí)或在其之后執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)特定的操作也認(rèn)為在此公開的各方面的范圍內(nèi)。
[0042]盡管各實(shí)施例的特定特征在一些附圖中示出，在其它附圖中沒有示出，但這只是為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原則，附圖的任何特征可以結(jié)合任何其它圖的任何特征被引用和/或要求保護(hù)。
[0043]本書面說明書使用示例來公開本發(fā)明(包括最佳模式)，還使得任意本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)踐本發(fā)明(包括制造和使用任意裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任意結(jié)合的方法)。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求書限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權(quán)利要求書的文字語言并非不同的結(jié)構(gòu)元件、或者如果這樣的其他示例包括與權(quán)利要求書的文字語言具有非實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其他示例意欲落入權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種配電系統(tǒng)，所述配電系統(tǒng)包括: 第一配電母線，所述第一配電母線可操作地設(shè)置于由外殼限定的空腔中； 電弧閃光傳感器，所述電弧閃光傳感器被配置成檢測所述空腔內(nèi)的電弧并生成檢測信號; 電弧閃光繼電系統(tǒng)，所述電弧閃光繼電系統(tǒng)可通信地耦連到所述電弧閃光傳感器，所述電弧閃光繼電系統(tǒng)包括控制器，所述控制器被配置成至少部分基于所述檢測信號確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光；以及 第一電路保護(hù)裝置，所述第一電路保護(hù)裝置設(shè)置于所述空腔中，所述第一電路保護(hù)裝置包括: 跳閘機(jī)構(gòu)，所述跳閘機(jī)構(gòu)被配置成中斷流過所述第一配電母線的電流；以及 跳閘單元，所述跳閘單元可操作地耦連到所述跳閘機(jī)構(gòu)，所述跳閘單元被配置成: 確定所述第一配電母線上的電流何時(shí)超過保護(hù)閾值；以及 在確定所述第一配電母線上的電流超過所述保護(hù)閾值時(shí)，輸出閉鎖信號給所述電弧閃光繼電系統(tǒng)，并輸出跳閘信號給所述跳閘機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述配電系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二電路保護(hù)裝置，并且其中所述電弧閃光繼電系統(tǒng)被配置成響應(yīng)于所述確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光，輸出跳閘信號以激活所述第二電路保護(hù)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電路保護(hù)裝置包括電弧閃光緩解裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述配電系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二配電母線，所述第二配電母線被配置成給至少所述第一電路保護(hù)裝置提供電源，并且其中所述第二電路保護(hù)裝置包括斷路器，所述斷路器被配置成響應(yīng)于來自所述電弧閃光繼電系統(tǒng)的跳閘信號中斷流過所述第二配電母線的電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述電弧閃光系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成操作于受限模式以響應(yīng)于來自所述第一電路保護(hù)裝置的跳閘單元的所述閉鎖信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，其中操作于所述受限模式包括在確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光之后，在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)延遲所述跳閘信號的輸出，以激活所述第二電路保護(hù)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定的時(shí)間段大于所述第一電路保護(hù)裝置的跳閘機(jī)構(gòu)響應(yīng)于來自所述第一電路保護(hù)裝置的跳閘單元的跳閘信號中斷流過所述第一配電母線的所述電流所需的時(shí)間長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述電弧閃光繼電器能夠操作于常規(guī)模式和維修模式，并且其中，所述電弧閃光繼電器被配置成當(dāng)所述電弧閃光繼電器操作于維修模式時(shí)忽略所述閉鎖信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述電弧閃光傳感器包括光傳感器、聲音傳感器和壓力傳感器中的至少一個(gè)。
10.一種用于配電系統(tǒng)中的電弧閃光繼電系統(tǒng)，所述配電系統(tǒng)包括電弧閃光傳感器、第一電路保護(hù)裝置和第二電路保護(hù)裝置，所述電弧閃光繼電系統(tǒng)包括: 第一輸入，所述第一輸入被配置成從所述電弧閃光傳感器接收檢測信號；第二輸入，所述第二輸入被配置成從所述第一電路保護(hù)裝置接收閉鎖信號；以及 控制器，所述控制器被配置成: 至少部分基于所述檢測信號，確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光； 當(dāng)所述控制器不接收所述閉鎖信號時(shí)，激活所述第二電路保護(hù)裝置以響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定；以及 當(dāng)所述控制器正在接收所述閉鎖信號時(shí)，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活以響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電弧閃光繼電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置成以預(yù)定時(shí)間延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活，所述預(yù)定時(shí)間比所述第一電路保護(hù)裝置動(dòng)作以保護(hù)第一負(fù)荷的時(shí)間長度更長。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電弧閃光繼電系統(tǒng)，其特征在于，所述電弧閃光繼電系統(tǒng)進(jìn)一步包括第三輸入，所述第三輸入被配置成從電流傳感器接收電流信號，并且其中所述控制器被配置成基于所述檢測信號和所述電流信號確定已經(jīng)發(fā)生電弧閃光。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電弧閃光繼電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器能夠選擇性地操作于常規(guī)模式 和維修模式，并且其中，所述控制器被配置成當(dāng)所述控制器操作于所述常規(guī)模式并正在接收所述閉鎖信號時(shí)，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活以響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，并且當(dāng)所述控制器操作于所述維修模式時(shí)，不管所述閉鎖信號為何，激活所述第二電路保護(hù)裝置以響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電弧閃光繼電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置成只要所述控制器正在接收所述閉鎖信號，則延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活。
15.—種由配電系統(tǒng)中的電弧閃光繼電系統(tǒng)使用的方法，所述配電系統(tǒng)包括被配置成輸出閉鎖信號的第一電路保護(hù)裝置和被配置成提供電弧閃光保護(hù)的第二電路保護(hù)裝置，所述方法包括: 確定在由所述配電系統(tǒng)占據(jù)的空腔內(nèi)已經(jīng)發(fā)生電弧閃光； 當(dāng)所述電弧閃光繼電系統(tǒng)不從所述第一電路保護(hù)裝置接收所述閉鎖信號時(shí)，激活所述第二電路保護(hù)裝置以響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定；以及 當(dāng)所述電弧閃光繼電系統(tǒng)正在從所述第一電路保護(hù)裝置接收所述閉鎖信號時(shí)，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活以響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活包括以預(yù)定時(shí)間延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活，所述預(yù)定時(shí)間比所述第一電路保護(hù)裝置動(dòng)作以保護(hù)負(fù)荷的時(shí)間長度更長。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括從位于由所述配電系統(tǒng)占據(jù)的空腔中的電弧閃光傳感器接收信號，并且其中，確定在由所述配電系統(tǒng)占據(jù)的空腔中已經(jīng)發(fā)生電弧閃光包括至少部分基于來自所述電弧閃光傳感器的接收信號確定在由所述配電系統(tǒng)占據(jù)的空腔中已經(jīng)發(fā)生電弧閃光。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述電弧閃光繼電系統(tǒng)能夠選擇性地操作于常規(guī)模式和維修模式，并且其中，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活包括當(dāng)所述控制器正操作于所述常規(guī)模式并正在接收所述閉鎖信號時(shí)，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，激活第二電路保護(hù)裝置進(jìn)一步包括當(dāng)所述電弧閃光繼電系統(tǒng)正操作于所述維修模式時(shí)，不管所述閉鎖信號為何，激活第二電路保護(hù)裝置以響應(yīng)于已經(jīng)發(fā)生電弧閃光的確定，。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活包括只要所述電弧閃光繼電系統(tǒng)正在接 收所述閉鎖信號，則延遲所述第二電路保護(hù)裝置的激活。
【文檔編號】H02H7/22GK103915824SQ201410003407
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月4日
【發(fā)明者】M.E.瓦爾德斯 申請人:通用電氣公司