專利名稱：使用濾波陷波電路以提供電弧故障脫扣協(xié)調(diào)的配電系統(tǒng)和電氣開關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)所公開的概念一般涉及電氣開關(guān)設(shè)備，特別涉及諸如電弧故障電路中斷器 的電氣開關(guān)設(shè)備。所公開的概念還涉及包括電弧故障電路中斷器的配電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電氣開關(guān)設(shè)備包括例如電路開關(guān)裝置以及例如斷路器和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)器等的電路中 斷器。電氣開關(guān)設(shè)備一例如電路中斷器，特別是模制外殼類斷路器一在現(xiàn)有技術(shù)中眾所 周知。參見例如美國專利No. 5，341，191。斷路器用于保護(hù)電路免受由于過流狀況引起的損壞，例如過載狀況、短路或者電 弧故障或接地故障等其他故障狀況引起的損壞。模制外殼斷路器典型地包括每相一對(duì)可分 離觸頭。該可分離觸頭可以通過殼外設(shè)置的手柄手動(dòng)操作或是響應(yīng)于檢測到的故障狀況自 動(dòng)操作。典型地，這樣的斷路器包括操作機(jī)構(gòu)，其被設(shè)計(jì)為快速開合可分離觸頭；脫扣單 元，其檢測多種故障狀況，以便自動(dòng)對(duì)斷路器進(jìn)行脫扣。在檢測到故障狀況時(shí)，脫扣單元將 操作機(jī)構(gòu)脫扣至脫扣狀態(tài)，由此將可分離觸頭移至其斷開位置。工業(yè)斷路器通常采用斷路器框架(frame)，其容納脫扣單元。參見例如美國專利 No. 5，910，760和No. 6，144，271。脫扣單元可以是模塊化的，且可以是可替換的，以便改變 斷路器的電氣特性。使用這樣的脫扣單元是眾所周知的其采用微處理器來檢測多種類型的過流或其 他故障狀況并提供多種保護(hù)功能，例如長延時(shí)脫扣、短延時(shí)脫扣、瞬時(shí)脫扣、電弧故障脫扣 或短路故障脫扣。長延時(shí)脫扣功能保護(hù)由所保護(hù)電氣系統(tǒng)供電的負(fù)載免遭過載和/或過 流。短延時(shí)脫扣功能可用于協(xié)調(diào)斷路器分層結(jié)構(gòu)中的下游(downstream)斷路器的脫扣。瞬 時(shí)脫扣功能保護(hù)斷路器所連接的電導(dǎo)體免受例如短路等破壞性過流狀況。電弧故障脫扣功 能保護(hù)電路免受串聯(lián)和/或并聯(lián)電弧故障。不言而喻，接地故障脫扣功能保護(hù)電路免受接 地故障。通過區(qū)域聯(lián)鎖可以實(shí)現(xiàn)斷路器之間的過流脫扣協(xié)調(diào)，在區(qū)域聯(lián)鎖中，保護(hù)層級(jí)中 較低的斷路器向上游斷路器發(fā)送故障檢測信號(hào)，從而暫時(shí)降低上游斷路器區(qū)域(例如，短 延時(shí))中脫扣曲線的敏感性，使得下游斷路器有時(shí)間響應(yīng)。偶發(fā)電弧故障狀況中，故障電流的均方根(RMS)值太低，以至于不能致動(dòng)熱磁脫 扣機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)斷路器由此將不能脫扣。附加電子電弧故障感應(yīng)的斷路器可為濺射電弧故 障提供保護(hù)。理想地，電子電弧感應(yīng)電路的輸出直接脫扣(即斷開)斷路器。參見例如 美國專利 No. 6，710，688 ；No. 6，542，056 ；No. 6，522，509 ；No. 6，522，228 ；No. 5，691，869 和 No. 5，224，006。電弧故障可以串聯(lián)或并聯(lián)。串聯(lián)電弧的示例是斷線，其中斷線的末端足夠接近從 而引發(fā)電??；或者，松散或相對(duì)薄弱的電氣連接。并聯(lián)電弧發(fā)生在不同電位的導(dǎo)體之間或電 力導(dǎo)體與地之間。與并聯(lián)電弧故障不同，由于故障與負(fù)載串聯(lián)，串聯(lián)電弧故障幾乎從不引起電流的增加。事實(shí)上，串聯(lián)電弧故障會(huì)導(dǎo)致負(fù)載電流減小，且不能被傳統(tǒng)保護(hù)裝置的常規(guī)過 載和過流保護(hù)檢測到。甚至是可在電路中吸取超過常規(guī)額定電流的電流的并聯(lián)電弧使得電 流足夠分散以產(chǎn)生小于引發(fā)熱脫扣或者至少是延 時(shí)操作所需的RMS值。電弧電壓和線路阻 抗的影響通常防止并聯(lián)電弧達(dá)到足以致動(dòng)瞬時(shí)脫扣功能的電流水平。此外，這種影響帶來 的損壞由于這些故障的集中特性而更為嚴(yán)重。人們希望對(duì)故障狀況的協(xié)調(diào)脫扣響應(yīng)，以便在上游斷路器不脫扣的同時(shí)確保最接 近于故障的斷路器脫扣斷開，由此使得由于隔離故障所引起的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的擾動(dòng)最小化。對(duì)于電弧故障電路中斷器協(xié)調(diào)，期望能夠隔離電弧故障(最小化系統(tǒng)擾動(dòng))。但 是，并不存在提供上下游電弧故障電路中斷器之間的電弧故障脫扣協(xié)調(diào)的已知協(xié)調(diào)電弧故 障電路中斷器。電氣開關(guān)設(shè)備中存在改進(jìn)的余地，例如，電弧故障電路中斷器中存在改進(jìn)的余地。包含電弧故障電路中斷器的配電系統(tǒng)中也有改進(jìn)的余地。

實(shí)用新型內(nèi)容這些和其他需求可通過所公開概念的實(shí)施例來達(dá)到，其減少了來自遠(yuǎn)離電力線路 (例如但不限于下游次級(jí)支路保護(hù)電力線路)的區(qū)域的電弧信號(hào)，同時(shí)，集中了來自電力線 路(例如但不限于主電力線路；次級(jí)饋電線路)本地區(qū)域的電弧信號(hào)。這樣使得最接近于 電弧故障的電氣開關(guān)設(shè)備脫扣，同時(shí)，阻止了例如上游饋線斷路器或相鄰支路中的斷路器 發(fā)生脫扣。因此，這樣可以在串并聯(lián)電路保護(hù)裝置之間建立可行且有用的電弧故障脫扣協(xié) 調(diào)，例如在主路中斷器和支路中斷器之間。電路中斷器包括電感和電容，其被結(jié)構(gòu)化為與端子(例如負(fù)載端子)下游的電力 線路阻抗相配合以形成濾波陷波電路。優(yōu)選地，通過在使最接近于電弧事件的電路中斷器 的直接下游的電弧事件所發(fā)出的電弧信號(hào)經(jīng)過電弧故障脫扣電路的感應(yīng)器之后將這些電 弧信號(hào)匯聚(sink)到地或中性點(diǎn)，濾波陷波電路將最接近于電弧事件的電路中斷器的直 接下游的電弧事件所發(fā)出的電弧信號(hào)最大化，并阻止電弧信號(hào)到達(dá)上游電路中斷器或鄰近 電路中斷器。根據(jù)所公開概念的一個(gè)方面，電氣開關(guān)設(shè)備包括第一端子；第二端子；電氣連接 在第一端子和第二端子之間的可分離觸頭；開閉可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)；與操作機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào) 的電弧故障脫扣電路，其被結(jié)構(gòu)化為響應(yīng)于電弧故障條件脫扣斷開可分離觸頭；串聯(lián)電氣 連接在第一端子和第二端子之間的電感器；電容器，其包括電氣連接在電感器和第二端子 之間的第一引線，以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二引線，其中，電感器和電容器 被結(jié)構(gòu)化為與第二端子下游的電力線路阻抗相配合以構(gòu)成濾波陷波電路。根據(jù)所公開概念的另一方面，電弧故障電路中斷器包括第一端子；第二端子；電 氣連接在第一端子和第二端子之間的可分離觸頭；開閉可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)；與操作機(jī) 構(gòu)相配合的電弧故障脫扣電路，該電弧故障脫扣電路被結(jié)構(gòu)化為響應(yīng)于電弧故障條件脫扣 斷開可分離觸頭；串聯(lián)電氣連接在第一端子和第二端子之間的電感器；第一電容器，包括 電氣連接在電感器和第二端子之間的第一引線，以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第 二引線；第二電容器，包括電氣連接在第一端子和電感器之間的第一引線，以及電氣連接至 接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二引線，其中，電感器和第一電容器被結(jié)構(gòu)化為與第二端子下游的電力線路阻抗相配合以構(gòu)成第一濾波陷波電路，且其中，電感器和第二電容器被結(jié)構(gòu)化 為與第一端子上游的電力線路阻抗相配合以構(gòu)成第二濾波陷波電路。根據(jù)所公開概念的又一方面，電弧故障電路中斷器包括第一端子；第二端子；電 氣連接在第一端子和第二端子之間的可分離觸頭；開閉可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)；與操作機(jī) 構(gòu)相配合的電弧故障脫扣電路，該電弧故障脫扣電路響應(yīng)于電弧故障條件脫扣斷開可分離 觸頭；串聯(lián)電氣連接在第一端子和第二端子之間的電感器；可變電容器，包括電氣連接或 可電氣連接在電感器和第二端子之間的第一引線，以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的 第二引線；改變可變電容器的自適應(yīng)電路，其中，電感器和可變電容器被結(jié)構(gòu)化為與第二 端子下游的電力線路阻抗相配合以建立具有中心頻率的濾波陷波電路，且其中，自適應(yīng)電 路進(jìn)一步結(jié)構(gòu)化為改變?yōu)V波陷波電路的中心頻率，從而適應(yīng)第二端子下游的電力線路的變 化。根據(jù)所公開概念的又一方面，配電系統(tǒng)包括多個(gè)不同區(qū)域；多個(gè)不同的電弧故 障電路中斷器，每個(gè)不同的區(qū)域具有所述多個(gè)不同的電弧故障電路中斷器中的數(shù)個(gè)，其中， 所述多個(gè)不同的電弧故障電路中斷器中的多個(gè)各自包括第一端子，第二端子，電氣連接在 第一端子和第二端子之間的可分離觸頭，開閉可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)，與操作機(jī)構(gòu)相配合 的電弧故障脫扣電路，該電弧故障脫扣電路響應(yīng)于電弧故障條件脫扣斷開可分離觸頭，串 聯(lián)電氣連接在第一端子和第二端子之間的電感器，電容器，包括電氣連接在電感器和第二 端子之間的第一引線以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二引線，其中，電感器和電 容器被結(jié)構(gòu)化為與第二端子下游的電力線路阻抗相配合以構(gòu)成濾波陷波電路。根據(jù)所公開概念的又一方面，檢測設(shè)備包括第一端子；第二端子；檢測電弧故 障條件的電弧故障檢測器電路；串聯(lián)電氣連接在第一端子和第二端子之間的電感器；電容 器，包括電氣連接到電感器和第二端子的第一引線，以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體 的第二引線，其中，電感器和電容器被結(jié)構(gòu)化為與第二端子下游的電力線路阻抗相配合以 構(gòu)成濾波陷波電路。

結(jié)合附圖，根據(jù)下述優(yōu)選實(shí)施方式的描述，可以完全理解所公開的概念，其中圖1是根據(jù)所公開概念的實(shí)施方式的電力線路的原理圖形式的框圖，該電力線路 包括三個(gè)區(qū)域和多個(gè)電弧故障電路中斷器；圖2是根據(jù)所公開概念的另一實(shí)施方式的電力線路的原理圖形式的框圖，該電力 線路包括三個(gè)區(qū)域和多個(gè)電弧故障電路中斷器；圖3是根據(jù)所公開概念的又一實(shí)施方式的電力線路的等效電路的原理圖形式的 框圖；圖4是圖3的三個(gè)區(qū)域中用于電弧故障的第一區(qū)域感應(yīng)器的信號(hào)幅度vs頻率的 曲線圖；圖5是圖3的三個(gè)區(qū)域中用于電弧故障的第二區(qū)域感應(yīng)器的信號(hào)幅度vs頻率的 曲線圖；圖6是圖3的三個(gè)區(qū)域中用于電弧故障的第三區(qū)域感應(yīng)器的信號(hào)幅度vs頻率的 曲線7[0027]圖7是圖2中一個(gè)斷路器的部分的原理圖形式的框圖；圖8是根據(jù)所公開概念的又一實(shí)施方式的電力線路的等效電路原理圖形式的框 圖。
具體實(shí)施方式
此處應(yīng)用的術(shù)語“數(shù)個(gè)”表示一個(gè)或大于一的整數(shù)個(gè)(即復(fù)數(shù)個(gè))。這里應(yīng)用的術(shù)語“處理器”表示可以存儲(chǔ)、檢索和處理數(shù)據(jù)的可編程模擬和/或數(shù) 字裝置；計(jì)算機(jī)；工作站；個(gè)人電腦；微處理器；微控制器；微型計(jì)算機(jī)；中央處理單元；大 型計(jì)算機(jī)；小型計(jì)算機(jī)；服務(wù)器；聯(lián)網(wǎng)處理器；或者，其它合適的處理裝置或設(shè)備。公開的概念聯(lián)系配電系統(tǒng)描述，其包括三個(gè)區(qū)域以及三個(gè)或者更多的單相電弧 故障斷路器，但公開的概念適用于寬廣范圍的配電系統(tǒng)，該配電系統(tǒng)包括一個(gè)或更多相以 及兩個(gè)或更多區(qū)域，其中的每一個(gè)包括一個(gè)或更多的具有電弧故障脫扣電路的電氣開關(guān)設(shè) 備。如圖1所示，電力線路2包括第一(主)區(qū)域4、第二(次級(jí)饋電)區(qū)域6、第三 (分支)區(qū)域8，應(yīng)當(dāng)理解，所公開的概念適用于包括兩個(gè)或更多不同區(qū)域的寬廣范圍的電 力線路。在三個(gè)示例區(qū)域4、6、8的每一個(gè)中，不對(duì)稱阻抗由對(duì)應(yīng)的電氣開關(guān)設(shè)備的電感(L) 和電容(C)元件以及區(qū)域4、6、8或電力線路2中對(duì)應(yīng)部分的電阻(R)元件確定，電氣開關(guān) 設(shè)備例如為斷路器(CB)等電弧故障電路中斷器。電容(C)元件將下游電弧信號(hào)最大化并 將之引入第一區(qū)域4中的對(duì)應(yīng)的感應(yīng)器，例如Si。由此，這匯聚了來自相鄰下游區(qū)域的電弧 信號(hào)。電感(L)元件阻止下游電弧信號(hào)到達(dá)上游區(qū)域，并且阻止上游電弧信號(hào)到達(dá)下游區(qū) 域。例如區(qū)域4的區(qū)域始于例如CB 22的電路中斷器。該區(qū)域結(jié)束于下一電路中斷器，例 如CB 20或CB 34。下一區(qū)域始于例如CB 20并延伸至下一 CB，例如14A，或延伸至負(fù)載，例 如35。例如，第三區(qū)域8的支路饋線12上的電弧故障10產(chǎn)生被引入支路CB14A的電弧 頻率，通過電容器C316，以便進(jìn)行正確的檢測。但是，這些電弧頻率的傳送被電感器L318阻 斷，這樣防止任何上游斷路器(例如，CB20，22)脫扣。另外，電感器L318阻止任何上游電 弧信號(hào)一例如來自電弧故障24，26的一到達(dá)下游CB MA0在第三區(qū)域8的示例負(fù)載中心 14中，所有斷路器一例如14A，14B-均相同，但為了描述方便，僅僅示出了 CB 14A—起使 用的感應(yīng)器S3、電感器L318和電容器C316。應(yīng)當(dāng)理解，其他斷路器一例如14B--可具有 如本文所述的相同或類似的電路。如果電容器C3如圖所示定位(感應(yīng)器S3上游)，其阻 止上游電弧信號(hào)到達(dá)感應(yīng)器S3，同時(shí)使合適的下游電弧信號(hào)匯聚經(jīng)過感應(yīng)器S3。但是，在 檢測頻率上，如果負(fù)載阻抗R3類似于由C3提供的阻抗，一些上游電弧信號(hào)可以通過感應(yīng)器 S3。電感器L3更為有效地阻止不希望的下游電弧信號(hào)到達(dá)上游感應(yīng)器，例如S2，并且阻止 例如24的下游電弧信號(hào)到達(dá)下游感應(yīng)器S3。類似地，如果例如24的電弧故障發(fā)生在第二區(qū)域6，電容器C2a 28匯聚電弧信號(hào)， 從而脫扣第二區(qū)域6中的斷路器20，以便進(jìn)行故障的適當(dāng)檢測和中斷。另外，電感器L2a 30 將這些電弧頻率從上游斷路器22阻斷開，并將任何上游電弧信號(hào)從下游斷路器20，14A阻 斷開。電感器(L)和電容器(C)的組合被設(shè)置為阻斷電弧信號(hào)，由此保護(hù)上游斷路器和下 游斷路器避免不必要的脫扣。[0035]第一區(qū)域4的主斷路器22采用類似的濾波陷波(例如，頻率陷波)電路。如果電 弧故障一例如26-發(fā)生在第一區(qū)域4，電容器C130匯聚電弧信號(hào)，從而脫扣第一區(qū)域4中 的斷路器22，以便進(jìn)行故障的適當(dāng)檢測和中斷。另外，電感器L132將這些電弧頻率與任何 上游斷路器(未示出)阻斷開，并將任何上游電弧信號(hào)(未示出)與下游斷路器22、20、34、 14A阻斷開。電弧故障電路中斷器一例如由示例CB 22示出的一包括第一線路端子40，第二 負(fù)載端子42，電氣連接在端子40、42之間的可分離觸頭44，開閉可分離觸頭44的操作機(jī)構(gòu) (OM)46，與操作機(jī)構(gòu)46相配合的電弧故障脫扣(AFT)電路48。電弧故障脫扣電路48包括 感應(yīng)器Si，并被結(jié)構(gòu)化為響應(yīng)于電弧故障條件一例如示例性電弧故障26-脫扣斷開可分 離觸頭44。電感器(Ll)32串聯(lián)電氣連接在第一線路端子40和第二負(fù)載端子42之間。電 容器(Cl)30包括電氣連接在電感器32和第二負(fù)載端子42 (感應(yīng)器Sl上游)之間的第一 引線50以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體54的第二引線52。電感器32和電容器30被 結(jié)構(gòu)化為與第二端子42下游的電力線路阻抗一例如示例性母線饋線電阻(Rla) 56-相配 合以建立濾波陷波電路58。濾波陷波電路58被結(jié)構(gòu)化為將來自第二端子42下游的電弧故障26的第一電弧 信號(hào)傳送到電弧故障脫扣電路48，并將來自第一端子40上游的電弧故障(未示出)的第 二電弧信號(hào)從電弧故障脫扣電路48阻斷。例如但不限于，第一電弧信號(hào)可具有關(guān)于大約 IOOkHz到大約IOMHz的范圍的頻率，但所公開的概念適用于寬范圍的電弧信號(hào)頻率。優(yōu)選 地，濾波陷波電路58被結(jié)構(gòu)化為使下游電弧故障26的信號(hào)強(qiáng)度最大化并使第一端子40上 游電弧故障(未示出)的信號(hào)強(qiáng)度最小化。例如但不限于，電感器(Ll)32的電感可以是大 約ΙΟμΗ，而電容器(Cl)30的電容可以是大約0.3μ F，但所公開的概念適用于寬范圍的電 感和電容，并適用于寬范圍的濾波陷波電路58的對(duì)應(yīng)中心頻率。使用單個(gè)電容器一例如C130-的一種考慮在于，電路參數(shù)能通過削弱信號(hào)或在 一些情況下放大信號(hào)來影響信號(hào)。由于電力線路一例如2—可長也可短，并且可能在不同 時(shí)間或不同情況下發(fā)生諧振，因此，可能希望改變電容器的值以便使性能最優(yōu)化。希望一個(gè)區(qū)域(例如，示例區(qū)域4、6、8中的區(qū)域4)內(nèi)對(duì)電弧故障的反應(yīng)并不依賴 于其在該區(qū)域內(nèi)的位置。為了以這樣的方式對(duì)電弧進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(normalize)，在每個(gè)區(qū)域 4、6、8內(nèi)對(duì)所關(guān)心的電弧頻率(例如但不限于在大約IOOkHz到大約IOMHz的范圍內(nèi))進(jìn) 行“陷波(trapped)”并將之記錄在合適的電路中斷器(例如，在該示例中為緊接的上游斷 路器22)中，這些都是非常重要的。通過這種方式，可使故障檢測和隔離正確、精確并且非 常有效。參照?qǐng)D2，示出了另一電力線路62。電力線路62與圖1的電力線路2有些類似， 除了已被簡化并使用了不同的電弧故障電路中斷器一例如CB64-之外，其包括自適應(yīng)電 路88和多個(gè)電容器79。示例CB 64包括第一線路端子66、第二負(fù)載端子68、電氣連接在端 子66與68之間的可分離觸頭70，開閉可分離觸頭70的操作機(jī)構(gòu)(OM) 72、與操作機(jī)構(gòu)72 相配合并響應(yīng)于例如76的電弧故障脫扣斷開可分離觸頭70的AFT電路74。美國專^lJ No. 6, 710, 688 ；No. 6, 542, 056 ；No. 6, 522, 509 ；No. 6, 522, 228 ； No. 5，691，869和No. 5，224，006中公開了用于AFT電路48 (圖1)禾口 74 (圖2)的合適的電 弧故障檢測器，在此將其引入作為參考，但可采用任何合適的電弧故障檢測器或電路中斷
9器。電感器78串聯(lián)電氣連接在第一線路端子66和第二負(fù)載端子68之間。采用數(shù)個(gè) 電容器79。如圖所示，具有三個(gè)示例電容器(C1A，C1B，C1C)79。所述數(shù)個(gè)電容器79中的每 一個(gè)，例如(ClB) 80，包括電氣連接在或可電氣連接在電感器78和第二負(fù)載端子68 (用于 AFT 74的感應(yīng)器上游(未標(biāo)示))之間的第一引線82以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體 86的第二引線84。自適應(yīng)電路88調(diào)節(jié)電感器79的數(shù)目，如將在下面闡釋的那樣。電感器 78和所述數(shù)個(gè)電容器79中的至少一個(gè)與第二端子68下游的系統(tǒng)阻抗90相配合以建立具 有希望的中心頻率的濾波陷波電路92。自適應(yīng)電路88改變?yōu)V波陷波電路92的中心頻率， 從而適應(yīng)于第二端子68上游電力線路中的變化，并由此提供最大化的電弧狀況信號(hào)強(qiáng)度。如圖2所示，示例的數(shù)個(gè)電容器79是多個(gè)不同電容器，例如示例電容器(C1A)94、 (ClB)80、(ClC)96。自適應(yīng)電路88選擇所述多個(gè)不同電容器94、80、96中的數(shù)個(gè)，并將所述 多個(gè)不同電容器94、80、96中所選擇的數(shù)個(gè)的第一引線一例如82—電氣連接在電感器78 和第二負(fù)載端子68之間。在此實(shí)例中，自適應(yīng)電路88包括諧振檢測器98和濾波陷波選擇 電路100。以下將結(jié)合圖7討論自適應(yīng)電路88的實(shí)例。由于電力線路一例如62—可由于不同情況下負(fù)載和電路的增加和移除而時(shí)間 變化或被改變，希望改變多個(gè)電容器的值，例如所述數(shù)個(gè)電容器79的有效電容值，從而重 建最優(yōu)化的性能。該實(shí)例中，如下面將結(jié)合圖7詳細(xì)討論的，自適應(yīng)電路88可通過對(duì)電 力線路62進(jìn)行激蕩(ringing)以確定阻抗參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。例如，示例諧振檢測器 98(例如但不限于合適的電子電路、合適的處理器程序)決定多個(gè)不同電容器中的哪個(gè)(或 哪些)一例如電容器94、80、96中的一個(gè)或更多一與電路參數(shù)最為匹配。例如，通過衰蕩 (ring down)測試來發(fā)現(xiàn)希望的電容器，并且通過濾波陷波選擇電路100命令多個(gè)對(duì)應(yīng)的 固態(tài)開關(guān)(SSSs) 102、104、106閉合。這采用了合適的電容并確保最大化的電弧信號(hào)被引入 與該電力線路阻抗相關(guān)聯(lián)的CB 64。參照?qǐng)D3，示出了用于另一電力線路的等效電路116。除了例如CB2 ’ 120和CB3，142 被改變?yōu)榉謩e包括附加電容器C4122和C5124以外，此電力線路與圖1的電力線路2有些 類似，如下所述。此外，斷路器120、142與圖1的斷路器14A、20、22、34相似或相同。為了 便于描述，圖1的可分離觸頭44和AFT 48沒有示出。但是，電容器C4122和C5124最初假 定為開路，使得等效電路可以用于例如圖1中的電力線路2。圖3的等效電路116中，僅僅 開啟一個(gè)故障AC源126、128、130，每次開啟一個(gè)，以便模擬電力線路中多個(gè)點(diǎn)的擾動(dòng)。線路長度在每個(gè)傳輸線片段內(nèi)定義，示例的隔離模塊132、134是“ π ”形C_L_C濾 波電路(用于CB2’ 120和CB3’ 142)，其例如包含在對(duì)應(yīng)的斷路器120、142內(nèi)，并具有由下 游(例如，圖3右側(cè))電容器C2138或C3140所感應(yīng)的電流。C-L-C濾波電路增強(qiáng)了對(duì)上游 電弧信號(hào)的阻斷以及對(duì)下游電弧信號(hào)強(qiáng)度的保持(例如，參見下文的表Ivs.表2)。用于 CBl' 118的隔離模塊136是L-C濾波電路。電阻器R3150是用于第三區(qū)域8’的負(fù)載電阻器。實(shí)例1如圖3和8所示，例如，電感(L1152，L2154，L3156)為例如10 μ H，電容(C1158， C2138，C3140，C4122，C5124)為例如 0.3 μ F。區(qū)域 4，、6，、8，的傳輸線參數(shù)近似為 0. 04nF/ 米，0.8 μ H/米和125mohm/米。長度01、02和03分別為20m、30m和40m。電容器158、138、140對(duì)電弧引起的在AC電流波形上的頻率進(jìn)行陷波。上游感應(yīng)器S4、S5(圖8)分別從對(duì)應(yīng)的區(qū)域8’、6’檢測對(duì)應(yīng)的斷路器142A、 120A(圖8)上游的電弧故障。下游感應(yīng)器S3、S2分別從對(duì)應(yīng)的區(qū)域8’、6’檢測對(duì)應(yīng)的斷 路器142A、120A下游的電弧故障。這樣具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)感應(yīng)器冗余；和/或⑵有可能 出于簡化和/或節(jié)約費(fèi)用的目的消除上游斷路器中的類似功能。盡管用于最大化或最小化電弧信號(hào)的濾波電路元件已經(jīng)公開為與對(duì)應(yīng)的可分離 觸頭位于同一地點(diǎn)，由于C-L-C濾波電路(圖3和8)是對(duì)稱的，應(yīng)該理解，圖8中的兩個(gè)感 應(yīng)器S5、S2或S4、S3可以以下面的方式使用。下游感應(yīng)器S2、S3感應(yīng)下游電弧并可用于操 作任何位于同一地點(diǎn)的可分離觸頭(未示出，但參見圖1中的可分離觸頭44和感應(yīng)器Si)。 上游感應(yīng)器S5、S4感應(yīng)上游故障，并可用于通過任何合適的機(jī)構(gòu)(例如但不限于并聯(lián)脫扣 (shunt trip))觸發(fā)其他裝置(未示出)，或者用于簡單地向遠(yuǎn)程CPU(未示出)提供信息。 對(duì)稱的C-L-C濾波電路有利地將每個(gè)感應(yīng)器與濾波電路的相反側(cè)上的錯(cuò)誤信息隔離。實(shí)例2圖4-6是對(duì)于圖3的等效電路116的故障協(xié)調(diào)的合適的電路仿真輸出的曲線圖 110、112、114。曲線圖110、112、114分別用于圖3中的區(qū)域4’、6’、8’。例如，“AC分析”模 式允許觀測頻率范圍上的結(jié)果，例如但不限于1伏特的故障AC源所提供的。圖4、5和6各自的曲線圖110、112和114分別對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域4’(由V1126激 勵(lì))、第二區(qū)域6，(由V2128激勵(lì))、第三區(qū)域8，(由V3130激勵(lì))中的電弧。下面的表1 示出了例如但不限于500kHz時(shí)評(píng)估的結(jié)果，其中，結(jié)果相對(duì)于1伏特用dB表示。 表 1表1示出了使用C-L-C濾波電路對(duì)于圖3的三個(gè)示例區(qū)域4 ’，6 ’，8 ’各自的電弧故 障的成功隔離，在該濾波電路中，C4的電容等于C2的電容，C5的電容等于C3的電容。這包 括各個(gè)區(qū)域中每個(gè)電路中斷器一例如CB1’ 118，CB2，120，CB3，142—上的信號(hào)強(qiáng)度。采 用電容C1158和感應(yīng)器Sl的第一區(qū)域4’具有_35dB的信號(hào)(例如，相對(duì)較強(qiáng)的信號(hào))，而 采用電容C2138和感應(yīng)器S2的第二區(qū)域6’具有-IOOdB的信號(hào)(例如，相對(duì)較弱的信號(hào))， 采用電容C3140和感應(yīng)器S3的第三區(qū)域8’具有-170dB的信號(hào)(例如，相對(duì)最弱的信號(hào))。[0057]在該實(shí)例中，按照住宅、商業(yè)或工業(yè)設(shè)備中的電力線路的通用和典型選擇，將電力 線路的線路長度01、02、03分別選擇為大約20m、30m、40m(圖3中從左至右)，但可采用任 何合適的長度。在給定應(yīng)用中選擇的電感(L1152，L2154，L3156)(例如但不限于10 μ H)和 電容(C1158、C2138、C3140)(例如但不限于0. 3yF)受到附加并聯(lián)負(fù)載(未示出)和電路 中斷器CB1’ 118，CB2，120，CB3，142之間線路長度(例如但不限于大約0. 04nF/m，0. 8 μ H/ m和125mohm/m)的影響。依賴于頻率，線路長度的諧振影響可以在高于大約1/4波長時(shí)開 始發(fā)生，并在波長(例如，Romex 電線或電纜的大約225英尺處)時(shí)具有相對(duì)較大 的影響。下面的表2示出例如但不限于500kHz時(shí)評(píng)估的結(jié)果，其中，結(jié)果相對(duì)于1伏特用 dB表示。這用于圖3的L-C濾波電路，其中，C4和C5開路。 表 2顯然，隔離得以實(shí)現(xiàn)，但不如表1所示那樣完全。實(shí)例3參照?qǐng)D7，自適應(yīng)電路88(圖2)的示例在變化的電路條件下實(shí)現(xiàn)最大化信號(hào)強(qiáng)度 的適應(yīng)性。示例自適應(yīng)電路88使對(duì)應(yīng)的電力線路160激蕩以確定阻抗參數(shù)。例如，合適的 電子電路(未示出)或合適的處理器程序162決定多個(gè)不同電容器164、166、168中的哪一 個(gè)(或哪幾個(gè))最適合于線路參數(shù)。例如，可以選擇多個(gè)電容器并將之并聯(lián)以提供相對(duì)較 大的電容值。通過衰蕩測試發(fā)現(xiàn)所希望電容器164、166、168，并分別命令對(duì)應(yīng)的固態(tài)開關(guān) (SSSs) 170、172、174閉合。這采用了合適的電容器164、166、168，并確保合適的電弧信號(hào)被 引入與電力線路阻抗相關(guān)聯(lián)的電路中斷器(例如圖1的CB 22)。合適的電路176最初將階躍脈沖施加到電路中斷器(例如，圖1的CB22)下游電 力線路160的電力線上(即負(fù)載到中性點(diǎn))。電路參數(shù)(例如圖1中的L132、C130和Rla 56)的組合使得某些頻率下產(chǎn)生最優(yōu)的信號(hào)強(qiáng)度。該頻率限定需要什么電容(電容器164、 166和/或168中的一個(gè)或更多)來增加電路中斷器可分離觸頭178的下游(例如，線路至 中性點(diǎn))，以便既最大化來自負(fù)載側(cè)(例如，圖7右側(cè))的信號(hào)強(qiáng)度，又阻斷來自電路中斷器 線路側(cè)(例如，圖7左側(cè))的信號(hào)。電路176對(duì)電力線路160施加脈沖，并從多個(gè)不同的電容器164、166、168中進(jìn)行 選擇，從而提供可變電容并得到希望的電容值。產(chǎn)生最高電壓的電容是最接近于諧振點(diǎn)的 電容。處理器程序162的算法包括(1)用電路176，使電力線路160激蕩；(2)通過微處理器(μ P) 183測量通過信號(hào)調(diào)節(jié)電路180和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 182的結(jié)果得到的電壓；(3) 將測量電壓保存在存儲(chǔ)器184中；(4)比較所存電壓與先前所存的最高電壓值，如果更高， 將新的最高值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器184中；(5)從不同電容器164、166、168中選擇下一電容值；以 及(6)重復(fù)步驟(1)_(5)，直到所有可能的電容值均被測試。結(jié)果是，對(duì)于給定的電力線路 160和對(duì)應(yīng)的電路元件(例如，電感器186和下游電力線路阻抗(未示出)(例如，圖1的 Rla 56或R2a 56，))選擇最優(yōu)電容值。實(shí)例 4以下描述了使示例電路一例如圖7的160-激蕩的傳統(tǒng)衰蕩測試，但可以采用任 何合適的測試。示例電路176包括調(diào)諧電感器188，調(diào)諧電感器188由來自函數(shù)發(fā)生器190 和相對(duì)較小的電感器192的方波震激。電路176中，方波函數(shù)發(fā)生器190通過電阻器194 電氣連接至相對(duì)較小的電感器192。例如但不限于，電感器192可以僅僅是幾匝導(dǎo)線而電感 器188可以包括大約30匝。電感器192在這里用作變壓器的原方，變壓器的副方為相對(duì)較 小的電感器188。與常規(guī)變壓器(未示出)由正弦源(比如常規(guī)的60Hz AC電力線)驅(qū)動(dòng) 的通常情況不同的是，這里，變壓器196由方波驅(qū)動(dòng)。當(dāng)方波發(fā)生器190所供給的電壓突然 改變時(shí)，通過電感器188的磁通突然變化，在其中產(chǎn)生電動(dòng)勢(emf)。通過電感器188的磁 通中的這種突然變化意味著其已經(jīng)由函數(shù)發(fā)生器190震激。電感器188中由震激所感應(yīng)的 電動(dòng)勢的極性總是與通過該電感器188磁通中的變化方向相反。作為包括電感器188和電 容器198、200(和/或多個(gè)電容器164、166、168)的調(diào)諧系統(tǒng)對(duì)于由方波發(fā)生器190所引起 的磁通突然變化的自然響應(yīng)，該系統(tǒng)中的電壓為衰蕩，即阻尼的正弦波。如果從激蕩調(diào)諧系統(tǒng)(電感器188和電容器198、200(和/或數(shù)個(gè)電容器164、166、 168)移除能量的起因僅僅是該調(diào)諧系統(tǒng)自身固有的，那么，測量衰蕩的幅度從某個(gè)數(shù)值下 降至該值一半時(shí)所需要的時(shí)間將會(huì)給出對(duì)調(diào)諧系統(tǒng)的Q的非常準(zhǔn)確的測量。由此測量的時(shí) 間稱作半幅衰減時(shí)間并由τ1/2表示。但是，除了僅與調(diào)諧系統(tǒng)(主要是繞卷電感器188的 電線電阻)相關(guān)聯(lián)的損耗，某些能量總是通過包含電阻器194和電感器192的電路中耗散 而從激蕩調(diào)諧系統(tǒng)移除。由于電感器192總是通過磁通與電感器188相聯(lián)系，使得這兩個(gè) 電感線圈感應(yīng)耦合，因此，能量通過包含電阻器194和電感器192的電路從電感器188中移 除。由于調(diào)諧系統(tǒng)“激蕩”，一些能量從電感器188傳送至電感器192，此能量的一部分由于 電阻器194和電感器192的繞組的不可避免的電阻而喪失。實(shí)例 5圖3中，應(yīng)當(dāng)理解，電容器(C5) 124包括電氣連接在線路端子206和電感器156 之間的第一引線204電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體(沒有特別示出，但參見圖1的導(dǎo)線 54)的第二引線208。電感器156和電容器124與線路端子206上游的電力線路阻抗(未 示出)相配合以構(gòu)成濾波陷波(例如，頻率陷波)電路210。例如，濾波陷波電路210可具 有大約IOOkHz到大約IOMHz范圍的中心頻率，但所公開的概念可適用于寬廣范圍的電弧信 號(hào)頻率。例如但不限于，電感器156的電感可以是大約10 μ H，電容器124的電容可以是大 約0.3yF，但所公開的概念適用于寬廣范圍的電感和電容。應(yīng)當(dāng)理解電容器(C4)122的功 能類似于電容器(C5)124。實(shí)例6例如，在負(fù)載中心中，所公開的C-L-C濾波電路的簡化是可能的。在負(fù)載中心中，例如在圖1的14中，其在相對(duì)較近的距離中包含有多個(gè)(例如，支路)斷路器，例如14A、 14B，可以將上游電容器一例如C5124(圖3) —合并為跨越所有這些鄰近斷路器的一個(gè)電 容器，例如14A、14B，使得上游電容器一例如C5124-僅由例如14A的一個(gè)斷路器使用，而 不被數(shù)個(gè)其他斷路器例如14B所需要。這也允許圖3的C-L-C濾波電路的優(yōu)勢在普通負(fù)載 中心14的所有斷路器14A、14B中實(shí)現(xiàn)。因此，這允許其他斷路器一例如14B-的簡化。實(shí)例7由于圖3中的電容器C4122(或C5124)在較高頻率時(shí)與電容器C2138 (C3140) 具有相同的電流幅度，如圖8所示，因此，對(duì)于一個(gè)斷路器，可以采用兩個(gè)感應(yīng)器(例如， CB3” 142A具有下游感應(yīng)器S3和上游感應(yīng)器S4 ；CB2” 120A具有下游感應(yīng)器S2和上游感應(yīng) 器S5)來檢測上游和下游區(qū)域中的電弧電流，這在限制所用特殊電路中斷器數(shù)量以及在多 個(gè)區(qū)域應(yīng)用提供冗余性的方面是有利的。除了感應(yīng)器S4和S5，相應(yīng)的電路中斷器CB3”142A 和CB2”120A可與圖3中相應(yīng)的中斷器CB3，142和CB2，120相同或相似，除了電容器C5124 和C4122以外，其均與圖1的電路中斷器14A、20、34、22相同或相似。在圖8中，各個(gè)感應(yīng) 器S4和S5采用對(duì)應(yīng)的AFT電路(未示出)，或者，各個(gè)感應(yīng)器S4，S5也可由一個(gè)AFT電路 (未示出)對(duì)于其信號(hào)交替使用。實(shí)例8如下所述，可采用此實(shí)例來得到L-C濾波電路中合適的靈敏度差。配電系統(tǒng)一例 如圖1的電力線路2、圖2的電力線路62、或者圖3的電力線路等效線路116所表示的電力 線路(未示出)一包括例如圖1的區(qū)域4、6和8的多個(gè)不同區(qū)域以及例如圖1的各個(gè)斷路 器22、20和24及14A的多個(gè)不同電弧故障電路中斷器。由此，每個(gè)不同區(qū)域4、6、8中具有 所述多個(gè)不同電弧故障電路中斷器22、20，34、14A中的數(shù)個(gè)斷路器。盡管示出了三個(gè)示例 區(qū)域4、6、8，但是可以有兩個(gè)不同的區(qū)域，或者，可以有四個(gè)或更多的不同區(qū)域。添加特定值的電感器(例如，L132)和電容器(例如，C130)使得對(duì)應(yīng)的斷路器 (例如CB 22)對(duì)于電弧事件和電弧能量相對(duì)更為敏感或更不敏感。因此，這可使得額定值 相對(duì)較低的斷路器(例如，在下游區(qū)域中)對(duì)于相對(duì)較低電流的電弧更為敏感(例如，通過 采用相對(duì)較大的電容)，并使額定值相對(duì)較大的斷路器(例如，在上游區(qū)域中)相對(duì)較不敏 感(例如，通過采用相對(duì)較小的電容)，同時(shí)，保持區(qū)域協(xié)調(diào)故障保護(hù)的益處。如果負(fù)載阻抗 由于負(fù)載電路的改變而變化，還可通過選擇電容器(例如，C130)(如上結(jié)合圖2所述)得 到最優(yōu)化的信號(hào)強(qiáng)度。實(shí)例9盡管圖1顯示出可分離觸頭44設(shè)置在L-C濾波電路的電感器32和電容器30之 間，可分離觸頭44還可設(shè)置在電感器32上游(即圖1中的電感器32左側(cè))或是設(shè)置在電 容器30和感應(yīng)器Sl之間(即圖1中可分離觸頭44和電容器30之間節(jié)點(diǎn)的右側(cè)，但在感 應(yīng)器Sl的左側(cè))。感應(yīng)器Sl可設(shè)置在可分離觸頭44的上游或下游。優(yōu)選地，感應(yīng)器Sl在 可分離觸頭44的下游(即圖1中可分離觸頭44的右側(cè))。實(shí)例10與實(shí)例9有些類似，對(duì)于圖3的C-L-C濾波電路，可分離觸頭(未示出，但參見圖1 的可分離觸頭44)可設(shè)置在電容器122和電感器154之間(即在電感器154和電容器122 共享的節(jié)點(diǎn)右側(cè)，并與電感器154串聯(lián))、電感器154和電容器138之間(即電感器154和電容器138共享的節(jié)點(diǎn)左側(cè)并與電感器154串聯(lián))或電感器138和感應(yīng)器S2之間(即電感 器154和電容器138共享的節(jié)點(diǎn)右側(cè)，但在電感器S2的左側(cè)，并與電感器154串聯(lián))。感應(yīng) 器S2可設(shè)置在可分離觸頭上游或下游。優(yōu)選地，感應(yīng)器S2設(shè)置在可分離觸頭的下游(即， 圖1中可分離觸頭44的右側(cè))。實(shí)例11在圖1中，支路斷路器14A、14B彼此鄰近地設(shè)置在負(fù)載中心14之內(nèi)。由支路斷路 器14A的電感器18和電容器16組成的第一濾波陷波電路提供來自另一支路斷路器一例 如14B-的電弧故障信號(hào)隔離。類似地，支路斷路器14B的第二濾波陷波電路(未示出，但 參見由支路斷路器14A的電感器18和電容器16組成的濾波陷波電路)提供來自另一支路 斷路器一例如14A-的電弧故障信號(hào)隔離。實(shí)例12盡管公開了斷路器14々、20、22、34、64、118、120、142，應(yīng)當(dāng)理解，所公開的概念也適 用于檢測設(shè)備，例如但不限于用于斷路器的電弧故障檢測電路或用于斷路器的脫扣單元。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了所公開概念的特定實(shí)施方式，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，根據(jù)所公開的全部教導(dǎo)，可以對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行多種修改和替代。因此，公開的特定配置 僅僅意在描述，而不對(duì)由所附權(quán)利要求的全部范圍和其任何全部等效方式所給出的所公開 概念的范圍進(jìn)行限制。
0087]附圖標(biāo)記0088]2電力線路0089]4區(qū)域0090]4’區(qū)域0091]6區(qū)域0092]6’區(qū)域0093]8區(qū)域0094]8’區(qū)域0095]10電弧故障0096]12支路饋線0097]14負(fù)載中心0098]14A斷路器0099]14B斷路器0100]16電容器C30101]18電感器L30102]20斷路器0103]22斷路器0104]24電弧故障0105]26電弧故障0106]28電容器0107]30電容器0108]32電感器
150109]34斷路器0110]35負(fù)載0111]37負(fù)載0112]40第一線路端子0113]42第二負(fù)載端子0114]44可分離觸頭0115]46操作機(jī)構(gòu)0116]48電弧故障脫扣電路0117]50第一引線0118]52第二引線0119]54導(dǎo)體0120]56母線饋線電阻0121]56，電阻0122]58濾波陷波電路0123]62電力線路0124]64斷路器0125]66第一線路端子0126]68第二負(fù)載端子0127]70可分離觸頭0128]72操作機(jī)構(gòu)0129]74電弧故障脫扣電路0130]76電弧故障0131]78電感器0132]79電容器0133]80電容器0134]82第一引線0135]84第二引線0136]86中性導(dǎo)體0137]88自適應(yīng)電路0138]90系統(tǒng)阻抗0139]92濾波陷波電路0140]94電容器0141]96電容器0142]98諧振檢測器0143]100濾波陷波選擇電路0144]102開關(guān)0145]104開關(guān)0146]106開關(guān)0147]110曲線圖
16[0148]112曲線圖[0149]114曲線圖[0150]116等效電路[0151]118斷路器[0152]120斷路器[0153]122電容器[0154]124電容器[0155]126AC源[0156]128AC源[0157]130AC源[0158]132隔離模塊[0159]134隔離模塊[0160]136隔離模塊[0161]138電容器[0162]140電容器[0163]142斷路器[0164]150電阻器[0165]152電感[0166]154電感[0167]156電感[0168]158電容器[0169]160電力線路[0170]162處理器程序[0171]164電容器[0172]166電容器[0173]168電容器[0174]170固態(tài)開關(guān)[0175]172固態(tài)開關(guān)[0176]174固態(tài)開關(guān)[0177]176電路[0178]178可分離觸頭[0179]180信號(hào)調(diào)節(jié)電路[0180]182模數(shù)轉(zhuǎn)換器[0181]183微處理器[0182]184存儲(chǔ)器[0183]186電感器[0184]188電感器[0185]190發(fā)生器[0186]192電感器[0187]194電阻器[0188]196變壓器[0189]198電容器[0190]200電容器[0191]204第一引線[0192]206線路端子[0193]208第二引線[0194]210濾波陷波電路
權(quán)利要求一種電氣開關(guān)設(shè)備(14A；20；22；34；64；118；120；142)，包括第一端子(40)；第二端子(42)；電氣連接在所述第一端子和所述第二端子之間的可分離觸頭(44)；被結(jié)構(gòu)化為斷開以及閉合所述可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)(46)；與所述操作機(jī)構(gòu)相配合的電弧故障脫扣電路(48)，所述電弧故障脫扣電路被結(jié)構(gòu)化為響應(yīng)于電弧故障條件脫扣斷開所述可分離觸頭；串聯(lián)電氣連接在所述第一端子和所述第二端子之間的電感器(32)；以及電容器(30)，包括電氣連接在所述電感器和所述第二端子之間的第一引線(50)以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二引線(52)，其中，所述電感器和所述電容器被結(jié)構(gòu)化為與所述第二端子下游的電力線路阻抗(56)相配合以構(gòu)成濾波陷波電路(58)。
2.如權(quán)利要求1所述的電氣開關(guān)設(shè)備(20)，其中，所述濾波陷波電路(58)被結(jié)構(gòu)為將 來自所述第二端子下游的第一電弧故障條件(24)的第一電弧信號(hào)傳送到所述電弧故障脫 扣電路，并阻塞來自所述第一端子上游的第二電弧故障條件(26)的第二電弧信號(hào)到達(dá)所 述電弧故障脫扣電路。
3.如權(quán)利要求1所述的電氣開關(guān)設(shè)備(20)，其中，所述濾波陷波電路(58)被結(jié)構(gòu)化為 使來自所述第二端子下游的第一電弧故障條件(24)的第一電弧信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度最大化， 并使來自所述第一端子上游的第二電弧故障條件(26)的第二電弧信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度最小 化。
4.如權(quán)利要求1所述的電氣開關(guān)設(shè)備(20)，其中，所述電氣開關(guān)設(shè)備為電弧故障電路 中斷器(120;142;120A;142A)；其中，所述電容器為第一電容器(138 ;140)，第一電容器包 括電氣連接在所述電感器和所述第二端子之間的第一引線(50)以及電氣連接至接地導(dǎo)體 或中性導(dǎo)體(54)的第二引線(52)；且其中，所述電弧故障電路中斷器還包括第二電容器(122 ；124)，包括電氣連接在所述第一端子和所述電感器之間的第一引線 (204)以及電氣連接至所述接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二引線(208)，其中，所述電感器和所述第一電容器被結(jié)構(gòu)化為與所述第二端子下游(56’ )的電力線 路阻抗相配合以構(gòu)成第一濾波陷波電路(58)，且其中，所述電感器和所述第二電容器被結(jié)構(gòu)化為與所述第一端子上游(56)的電力線 路阻抗相配合以構(gòu)成第二濾波陷波電路(210)。
5.如權(quán)利要求4所述的電弧故障電路中斷器(120A;142A)，其中，所述電弧故障脫扣電 路(48)包括第一感應(yīng)器(S2 ；S3)和第二感應(yīng)器(S5 ；S4)，所述第一感應(yīng)器被結(jié)構(gòu)化為感應(yīng) 所述第二端子和所述第一電容器之間流動(dòng)的電流，所述第二感應(yīng)器被結(jié)構(gòu)化為感應(yīng)所述第 一端子和所述第二電容器之間流動(dòng)的電流。
6.如權(quán)利要求1所述的電氣開關(guān)設(shè)備(20)，其中，所述電氣開關(guān)設(shè)備為電弧故障電路 中斷器(64)；其中，所述電容器為可變電容(79)，其包括電氣連接在或可電氣連接在所述 電感器和所述第二端子之間的第一引線(82)以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二 引線(84)；且其中，所述電弧故障電路中斷器還包括被結(jié)構(gòu)化為改變所述可變電容的自適應(yīng)電路(88)，其中，所述電感器和所述可變電容被結(jié)構(gòu)化為與所述第二端子下游(90)的電力線路 阻抗相配合以構(gòu)成具有中心頻率的濾波陷波電路(92)，且其中，所述自適應(yīng)電路進(jìn)一步被結(jié)構(gòu)化為改變所述濾波陷波電路(92)的中心頻率，從 而適應(yīng)所述第二端子下游的電力線路中的變化。
7.如權(quán)利要求6所述的電弧故障電路中斷器(64)，其中，所述自適應(yīng)電路進(jìn)一步被結(jié) 構(gòu)化(176)為激勵(lì)所述第二端子下游的所述電力線路(160)；其中，所述可變電容是多個(gè)不 同電容器(94，80，96)；且其中，所述自適應(yīng)電路進(jìn)一步被結(jié)構(gòu)化(162，182，180)為測量響 應(yīng)于所述激勵(lì)的電力線路的電壓，比較所述電壓與所存電壓值，如果更高，則存儲(chǔ)新的電壓 值，從所述多個(gè)不同電容器中選擇另一不同的電容值，并考慮所述多個(gè)不同電容器的多個(gè) 不同電容值，從而對(duì)于所述多個(gè)不同電容器選擇最佳電容值。
8.一種配電系統(tǒng)(2)，包括多個(gè)不同區(qū)域(4，6，8)；以及多個(gè)不同的電弧故障電路中斷器(14A，14B，20，22，34)，所述不同區(qū)域各自具有所述多 個(gè)不同的電弧故障電路中斷器中的數(shù)個(gè)，其中，所述多個(gè)不同的電弧故障電路中斷器中的多個(gè)各自為權(quán)利要求4所述的電弧故 障電路中斷器。
9.如權(quán)利要求8所述的配電系統(tǒng)(2)，其中，所述濾波陷波電路(58)被結(jié)構(gòu)化為將來 自所述第二端子下游的所述不同區(qū)域的第一個(gè)之中的第一電弧故障條件(24)的第一電弧 信號(hào)集中于所述電弧故障脫扣電路，并降低傳送至所述電弧故障脫扣電路的來自所述第一 端子上游的所述不同區(qū)域的第二個(gè)之中的第二電弧故障條件(26)的第二電弧信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的配電系統(tǒng)(2)，其中，響應(yīng)于來自所述第二端子下游的所述不 同區(qū)域的第一個(gè)之中的所述第一電弧信號(hào)，所述電容器對(duì)所述第一電弧信號(hào)進(jìn)行匯聚；且 其中，響應(yīng)于來自所述第一端子上游的所述不同區(qū)域的第二個(gè)之中的所述第二電弧信號(hào)， 所述電感器阻止所述第二電弧信號(hào)到達(dá)所述電弧故障脫扣電路，并阻止所述第一電弧信號(hào) 到達(dá)所述第一端子上游的所述不同區(qū)域的第二個(gè)之中的電弧故障脫扣電路。
11.如權(quán)利要求8所述的配電系統(tǒng)(2)，其中，所述電弧故障脫扣電路包括感應(yīng)器(Si； S2 ；S3)，其被結(jié)構(gòu)化為感應(yīng)所述第二端子和所述電容器之間流動(dòng)的電流；且其中，所述濾 波陷波電路被結(jié)構(gòu)化為將來自所述第二端子下游的所述不同區(qū)域的一個(gè)區(qū)域中的電弧故 障條件(24)的電弧信號(hào)集中于所述感應(yīng)器。
12.如權(quán)利要求8所述的配電系統(tǒng)(2)，其中，所述電容器為第一電容器；且其中，所述 不同的電弧故障電路中斷器中至少一個(gè)的所述電弧故障脫扣電路包括第二電容器(122 ； 124)，第二電容器包括電氣連接在所述第一端子和所述電感器之間的第一引線(204)以及 電氣連接至所述接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二引線(208)。
13.如權(quán)利要求12所述的配電系統(tǒng)(2)，其中，在所述不同區(qū)域(8)之一中，所述數(shù)個(gè) 不同的電弧故障電路中斷器是彼此鄰近配置在負(fù)載中心(14)內(nèi)的多個(gè)支路斷路器(14A， 14B)；其中，所述不同的電弧故障電路中斷器中的所述至少一個(gè)是所述多個(gè)支路斷路器 (14A, 14B)中的僅僅一個(gè)；且其中，所述多個(gè)支路斷路器(14A，14B)中其他的不包括所述第 二電容器(122 ；124)。
14.如權(quán)利要求8所述的配電系統(tǒng)(2)，其中，位于所述不同區(qū)域的第一個(gè)之中的所述多個(gè)不同的電弧故障電路中斷器(14A，20，22，34)中的第一個(gè)包括具有第一電感的電感器 和具有第一電容的電容器；且其中，位于所述不同區(qū)域的不同的第二個(gè)之中的所述多個(gè)不 同的電弧故障電路中斷器(14A，20，22，34)中的不同的第二個(gè)包括具有第二電感的電感器 和具有第二電容的電容器，其中，所述第二電感不同于所述第一電感，所述第二電容不同于 所述第一電容。
15.如權(quán)利要求8所述的配電系統(tǒng)(2)，其中，在所述不同區(qū)域(8)之一中，所述數(shù)個(gè) 不同的電弧故障電路中斷器是彼此鄰近配置在負(fù)載中心(14)內(nèi)的多個(gè)支路斷路器(14A， 14B)；其中，所述支路斷路器中的第一個(gè)的第一濾波陷波電路(92)提供到所述支路斷路 器中第二個(gè)的故障信號(hào)隔離；且其中，所述支路斷路器中所述第二個(gè)的第二濾波陷波電路 (92)提供到所述支路斷路器的所述第一個(gè)的故障信號(hào)隔離。
專利摘要一種電氣開關(guān)設(shè)備(14A；20；22；34；64；118；120；142)，包括第一端子(40)；第二端子(42)；電氣連接在第一端子和第二端子之間的可分離觸頭(44)；被結(jié)構(gòu)化為斷開以及閉合可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)(46)；與操作機(jī)構(gòu)相配合的電弧故障脫扣電路(48)，所述電弧故障脫扣電路響應(yīng)于電弧故障脫扣斷開所述可分離觸頭。電感器(32)串聯(lián)電氣連接在第一端子和第二端子之間。電容器(30)包括電氣連接在電感器和第二端子之間的第一引線(50)以及電氣連接至接地導(dǎo)體或中性導(dǎo)體的第二引線(52)。電感器和電容器與第二端子下游的電力線路阻抗(56)相配合以建立濾波陷波電路(58)。
文檔編號(hào)H02H7/26GK201639255SQ20092100001
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者J·C·齊歇爾, J·K·黑斯廷斯, T·J·舍普夫, W·E·小貝蒂, X·周 申請(qǐng)人:伊頓公司