用於檢測電路中電弧故障的方法和系統的製作方法

2023-12-02 02:09:41 3

用於檢測電路中電弧故障的方法和系統的製作方法
【專利摘要】一種檢測電路中的電弧故障的方法，包括下述步驟。確定與在電路中流動的電流（I）相關的第一信號。第一信號被分析以確定第一信號是否指示電弧（7，8）在電路中的存在。如果第一信號指示電弧（7，8）在電路中的存在，則用於抑制電弧的器件被致動。然後，與在電路中流動的電流（I）相關的第二信號被確定和分析。如果第二信號不指示電弧（7，8）的存在，則發出電弧故障在電路中出現的信號。用於檢測電弧故障的系統被設計成進行相應的方法。
【專利說明】用於檢測電路中電弧故障的方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於檢測電路尤其是光電系統內的電弧故障的方法。本發明還涉及電弧故障檢測系統和包括相應檢測系統的光電系統。
【背景技術】
[0002]電路，尤其是例如在光電系統或提供離網電源的系統中伴隨高電壓和高電流工作的DC (直流)電路，易於形成電弧。電弧可以例如在具有高電流載荷的電線在維修期間斷開時或者在內連接處的觸頭退化的情況下發生。電弧故障，即電弧在電路中形成的其他可能途徑是電線的腐蝕釺焊接頭或裂開的絕緣器。電弧在光電系統中是最普遍的著火原因。這也反映在用於例如由2011年實施的美國國家電器規程(NEC) 690.11規定的光電系統的電弧故障保護的要求中。
[0003]因此，可靠的電弧故障檢測方法和系統至關重要。一方面，為了安全原因，電弧故障的存在必須儘可能可靠的進行檢測。另一方面，尤其是如果電弧故障的錯誤檢測可能導致光學系統在沒有自動重新啟動光學系統的選擇的情況下關閉時，假定的電弧故障的錯誤指示的可能性應儘可能地低，例如在前面提及的NEC690.11規程中規定的。
[0004]電弧通常發射RF (射頻)頻率範圍中的寬帶AC (交流)信號。基於檢測電路中的相符射頻信號的電弧故障的檢測系統被良好地建立並且例如在文獻WO 95/25374中公開。經由RF頻率範圍中的電流信號與電弧故障檢測相關的問題是幹擾RF信號可能存在於電路中，被誤認為和錯誤地確定為電弧故障，這通常導致錯誤報警情況。幹擾信號的可能源為例如RF射頻發射器、通過的電氣列車或有軌電車、帶有不充分電磁護罩或幹擾抑制的電氣或電子裝置或相鄰電力系統中的電弧。在下面，除了在相應電力系統中的電弧故障以外的所有可能RF源在下文中稱作「幹擾發射器」。
[0005]為了提高檢測可靠性，文獻US 7，633，727B2公開了一種電弧故障檢測系統，該系統包括在不同頻率下操作的兩個窄帶帶通濾波器。電弧故障被確定為僅僅在射頻信號在兩個帶通濾波器的頻率帶上觀察時存在。然而，在幹擾信號示出頻譜與電弧的典型頻譜寬度相同的情況下，該幹擾信號不能與由電弧故障引起的信號區別開。
[0006]因此，期望的是形成用於檢測電路中電弧故障的穩固和可靠的方法和系統。還期望的是描述具有相應檢測系統的光電系統。

【發明內容】

[0007]根據本發明的第一方面，檢測電路中電弧故障的方法包括下面步驟:確定與電路中流動的電流相關的第一信號。第一信號被分析以確定第一信號是否指示電路中存在電弧故障。在第一信號指示電路中存在電弧故障的情況下，用於抑制電弧的器件被致動。然後，與電路中流動的電流相關的第二信號被確定和分析。如果第二信號不指示電弧的存在，則發出電路中出現電弧故障的信號。
[0008]測試是否致動用於抑制電弧的器件的這種方式影響指示電弧故障存在的信號。僅僅在該測試的輸出為正時，被觀察的信號很可能來源於電弧並發出電弧故障信號。假設來源於幹擾發射器的信號不受用於抑制電弧的器件的影響，測試的負結果指示除了電弧以外的幹擾發射器是被觀察到的信號的源。因此，該方法提供了在電弧和幹擾發射器之間進行區分的可能性。電弧故障被更可靠地檢測並且錯誤報警情況可以被相應地阻止。
[0009]在方法的優選實施例中，分析第一信號和/或第二信號的步驟包括確定是否AC分量存在於信號中，並且信號中AC分量的存在被認為是電弧的存在的指示。這樣，基於電路中AC信號的觀察的電弧檢測技術可以在本發明方法中使用。還優選的是致動用於抑制電弧的器件不排除交流可以在電路中流動。這就允許在電弧和幹擾發射器之間進行區分。
[0010]在該方法的又一優選實施例中，致動用於抑制電弧的器件的步驟包括短路開關和/或斷路器的操作。短路開關和斷路器是用於抑制電弧的可靠和不昂貴的器件。
[0011]在該方法的又一優選實施例中，用於抑制電弧的器件在對電弧故障的出現發出信號之後被保持致動。這樣，例如根據NEC690.11的安全測量被滿足。
[0012]在該方法的再一優選實施例中，在第二信號仍舊指示電弧存在的情況下，分析信號的程序被優化成使得實際信號不再被認為用於電弧存在的指示。如果第二信號仍舊指示電弧的存在，則幹擾發射器非常可能是被觀察信號的源。然後，該知識可以被利用來使例如通過改變程序的參數而使分析信號的程序最優化，從而不再有信號被觀察到，即幹擾信號被抑制並且不被作為電弧故障的指示。
[0013]在該方法的又一優選實施例中，在用於抑制電弧的器件致動和停止致動之間的時間間隔比電弧故障的典型再引弧時間短。這樣，電弧的進一步特性行為(即如果電弧在抑制僅僅一短的時間段時自引弧)被用來在電弧和幹擾發射器之間進行進一步辨別。在這方面，還優選的是如果第二信號不指示電弧的存在，則進行下面的附加步驟:用於抑制電弧的器件被停止致動並且與電路中流動的電流相關的第三信號被確定和分析。然後，如果第三信號指示電弧的存在，則發出在電路中出現電弧故障的信號。
[0014]根據本發明的第二方面，電弧故障檢測系統包括具有電弧指示器的控制單元和用於抑制電弧的器件。電弧故障檢測系統被設計成執行根據第一方面的方法。產生針對第一方面進行描述的相同優點。
[0015]在電弧故障檢測系統的優選實施例中，用於抑制電弧的器件包括短路開關和/或斷路器。短路開關和斷路器對於抑制電弧來說是牢固的和不昂貴的器件。還優選的是，電容設置成與斷路器的開關路徑並聯。這樣，AC電流信號可以通過被致動(即斷開)的斷路器並且可以因此被觀察到。
[0016]在電弧故障檢測系統的再一優選實施例中，逆變器的逆變橋用作短路開關和/或斷路器。這樣，短路開關和/或斷路器可以在不使用附加的分離元件，例如機電開關的情況下實施。而是，優點是考慮存在的逆變器部件，即包括開關、通常為半導體開關的一個或更多個逆變橋。
[0017]在電弧故障檢測系統的還一優選實施例中，拾波線圈用作連接到控制單元的電弧指示器的電流傳感器。這提供了從電路獲取AC信號的成本節約方式。
[0018]根據本發明的第三方面，電力系統，尤其是光電系統，包括根據本發明第二方面的電弧故障檢測系統。具有針對第一方面和第二方面描述的相同優點。
[0019]在電力系統的優選實施例中，電弧故障檢測系統被完全或部分地集成到電力系統的逆變器內。這樣，可以設計緊湊的系統。附加地，存在於逆變器中的控制系統和/或半導體電力開關可以在電弧故障檢測系統內使用，而不需要在電力系統中使用一些多於部件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]現在將參考以下結合附圖的詳細說明更詳細地描述本發明並將更好地理解本發明。附圖中:
[0021]圖1是具有電弧故障檢測系統的光電系統的示意性布線圖表；
[0022]圖2是用於檢測電路中的電弧存在的方法的一個實施例的流程圖；
[0023]圖3 — 5是與根據圖2的電弧故障檢測相關的不同情況下的電路中的電流對時間的不意性圖表；
[0024]圖6是用於檢測電路中的電弧存在的方法的又一實施例的流程圖；和
[0025]圖7是與根據圖6的電弧故障檢測相關的情況下的電路中的電流對時間示意性圖表。
【具體實施方式】
[0026]圖1以不意性布線圖不出了光電系統1，在下面縮寫表不為PV系統I。PV系統I包括通過DC電線3、4連接到逆變器5例如DC/AC (直流/交流)轉換器的光電發生器2 (PV發生器2)。逆變器5連接到位於其AC側上的電網6。
[0027]電網6可以為私人或公共電網。作為示例，電網6是三相系統並且逆變器5設計成以所有三相供給。然而，本發明可以通過利用任何數量的相例如一相或兩相操作的電網和/或逆變器實現。
[0028]還作為示例，PV發生器2由單個光電池的電路符號表徵。在所示的PV系統I的實現中，PV發生器2可以例如是單個光電模塊(PV模塊),該單個光電模塊自身包括多個光電池。在另一個實施例中，PV發生器2可以包括例如串聯連接並且形成所謂串的多個PV模塊。而且，PV模塊的並行連接或組合串聯/並聯連接是可行的。
[0029]可能發生在由PV發生器2、電線3、4和逆變器5的輸入狀態形成的電路中的兩種不同類型的電弧故障在圖1中描繪。第一種類是與作為電路的電源的PV發生器2並行燃燒的並聯電弧7。第二種類是與PV發生器2電串聯並且位於電線3、4之一內的中斷處的串聯電弧8。兩種不同種類的電弧7、8在圖1中被表徵。通過示例，串聯電弧8位於電線3中。還作為示例，並聯電弧7定位成與PV發生器2並行。一般地，並聯電弧可以在具有不同勢能的兩個點之間形成。因此，並聯電弧還可以與例如與單個PV模塊並行定位的PV發生器2的一部分並聯形成。
[0030]而且，作為並聯電弧的特殊示例，電弧還可以例如在其中電線3、4安裝在接地的金屬管中的情況下在地電勢上形成。地電勢上的電弧在以下稱作接地電弧。如果另一電線
4、3被無意或有意接地，則接地電弧可以例如在電線3、4之一和地電勢之間形成。
[0031]圖1的PV系統還包括電弧故障檢測系統10。該系統10包括具有單個輸入12的控制單元11、控制輸出13、14和信號輸出15。控制單元11經由單個輸入端12連接到電流傳感器16。通過示例，電流傳感器16被用作分配給電線3的拾波線圈。拾波線圈可以例如設計為Rogowski線圈。而且，變壓器可以用作電流傳感器。在可替換實施例中，可以使用電流傳感器的其他已知類型。特別合適的電流傳感器例如是具有低歐姆阻抗的霍爾傳感器或分流器。在控制單元11內，信號輸入12被連接到一電弧指示器，該電弧指示器例如通過帶通濾波器和包線解碼器基於電路中AC分量的存在而分析已測量的電流信號並且確定已測量的電流信號是否指示電弧的存在。值得注意的是，除了使用電流傳感器和分析已測量的電流信號以外，電路內的電壓，例如逆變器5的輸入處的電壓可以被直接測量，以便分析電弧是否被指示。然而，如下面描述的，分析電流提供了在並聯電弧和串聯電弧之間進行區分的可能性。
[0032]每個控制輸出13、14被連接到用於中斷在電路內已經形成的電弧故障的器件。第一控制輸出13被連接到短路開關17的控制輸入，該短路開關適合於使PV發生器2短路。第二控制輸出14連接到斷路器18，該斷路器位於電線3中並且適合於中斷電線3中流動的電流。短路開關17和中斷器18可以例如是電磁操作的電開關，或者可替換地，可以基於半導體裝置(功率電晶體、固態繼電器)。在有利實施例中，用於檢測電弧的系統10或該系統10的各部分可以集成到逆變器5內。這施加到控制單元11並且施加到用於中斷電弧的器件。對於後一情況，例如可以使用逆變器5的逆變橋或輔助橋的半導體電力開關作為斷路器或者還作為短路開關。
[0033]短電流開關17的操作引起PV發生器2短路，這又使電線3和電線4之間的電壓降低至使任何並聯電弧7失效的程度。值得注意的是作為並聯電弧的特殊示例的接地電弧也失效。斷路器18的操作，即短開其觸頭使從PV發生器2到逆變器5的電流中斷，因此使任何串聯電弧8失效。當然，如果使用逆向控制信號，則也可以使用逆向操作的斷路器18，從而當斷路器18被致動時觸頭閉合。
[0034]電容19並聯連接到斷路器18的觸頭(或更一般地開關路徑)。這允許交流電仍舊在電路中流動，即使斷路器18被操作。結果，不是來來源於串聯電弧8的AC信號可以在斷路器18操作時仍舊被觀察到，這就可以有利地被利用來確定幹擾發射器是AC信號源還是電弧為AC信號源(下面參見圖2)。在逆變器5的輸入階段具有用於更高頻率的高阻抗時，對於相同原因，圖1中虛線表示的電容20可以並聯連接到逆變器5的輸入。通常，合適的電容已經存在於逆變器的輸入階段，例如作為EMC (電磁適應性)濾波器的一部分。
[0035]系統10的功能和其部件將在下面詳細描述。
[0036]圖2示出了用於檢測電路中電弧的方法的流程圖。該方法可以例如通過圖1所示的保護系統10進行。因此，沒有任何限定，將通過示例參考圖1進行描述。
[0037]在第一步驟S201中，電路例如圖1所示的光電系統I在正常工作條件下操作。因此，控制單元11經由其控制輸出13、14控制短路開關17斷開和斷路器18閉合。
[0038]在第二步驟S202中，在電路中流動的電流的第一信號被測量和分析。第一信號是與電路中流動的電流的AC分量相關的信號。如前所述，電弧通常發出超疊置在由電路的電流源供給的電流上的高頻信號。在圖1所示的實施例中，電源是提供流入通過電線3和4的DC電流的PV發生器2。電流的AC分量由電流傳感器16拾取並傳遞給控制單元11，然後被分析，無論第一信號的參數是否指示電弧在電路中的存在。這可以例如通過使用一個或更多個帶通濾波器並且分析是否用於引弧的頻率分量特性被觀察到而進行。值得注意的是，指示是否電弧可能存在的任何分析方法在本文中均可以使用。
[0039]在下面的步驟S203中，在沒有電弧被指示的情況下方法分支回到步驟S202。在分析步驟S202中的信號指示電弧的情況下，方法進行到下一步驟S204。強調的是信號輸出15在該狀態下不被設定成發出電弧存在於電路中的信號的能級。而是，進行下面的步驟以便確定被觀察到的AC信號確實是來源於電弧(串聯/並聯)還是來源於幹擾發射器。
[0040]在步驟S204中，控制單元11對控制輸出14發出控制信號線來操作斷路器18。因此，斷路器18被斷開並且當前電路中的DC電流被中斷。由於並聯連接到斷路器18的電容19的存在，斷路器18的操作不影響電路中更高頻率的AC電流。
[0041]在下一步驟S205中，由電流傳感器確定的信號被再次測量和分析。使斷路器18斷開，即中斷在電路中流動的DC電流，在步驟S202中已經為已觀察到的第一信號的源的串聯電弧8現在應該已經失效。因此，如果步驟S205中的第二信號不再指示電弧的存在，則這可以作為步驟S202中觀察到的第一信號確實來源於串聯電弧8的存在的證據。在步驟S206中，方法然後被分支到步驟S213，在步驟S213，控制單元11通過將信號輸出15設定至有效能級而發出電弧出現的信號。
[0042]在一個實施例中，該方法可以在該點處結束。在這種情況下，信號輸出15可以被連接到告知檢測到電路中存在電弧的視覺和/或聲覺警報指示器。斷路器18保持斷開以便阻止被檢測電弧再次引弧。在這種情況下，NEC690.11規定不自動重啟系統的要求被滿足。
[0043]在當自動重啟不被禁止時尤其適合的可替換實施例中，檢測系統10首先被設定以便恢復根據步驟S201的正常操作。然後，跟隨步驟S201的步驟被再次重複至少一次。僅僅在步驟S202重複地指示電弧存在，而步驟S205不指示電弧時，該方法最終分支到步驟S213。為了追S示檢測系統10的動作，可以在控制單兀11中實施記錄系統。記錄系統記錄指示電弧存在和/或短路開關17和/或斷路器18的所有操作的所有事件。
[0044]為了進一步圖示的目的，圖3以電流對時間圖表形式示出了上面描述的情況(步驟S201至步驟S206和步驟213)。圖表的橫坐標表示任意單元中的處理時間t。圖表的縱坐標表示表示電路中流動的電流I。為了強制性說明，電流I被示出有其DC分量。因此,示出的電流I與由圖1的控制單元11分析的信號不同。在圖1的實施例中，拾波線圈被用作電流傳感器16，即電流傳感器16是AC耦合的並且不會將DC分量傳遞到控制單元11。
[0045]在時間Kt1處的圖表的第一部分A中，PV系統I在與圖2的方法的相應步驟S201到S203的正常操作條件下操作，步驟S202沒有表示電弧存在的任何指示。電流I是表現正常操作電流值Itl的DC電流。在時間A處開始的部分B中，電流I表示導致電流I圍繞正常操作電流Itl的浮動的交變分量。信號在圖3的部分B中的測量和分析導致圖2中方法至步驟S204的一個分支，其中斷路器18被斷開。
[0046]如結合圖2的步驟S205和S206描述的，在斷路器18已經斷開之後，即在用於去除可能為部分B中觀察到的信號的原因的電弧的器件被致動之後信號被再次測量和分析。在時間t>t2處的部分C中進行的測量表示等於零的電流，而沒有任何AC分量。因此，部分B中觀察到的信號很可能確實來源於電弧。結果，斷路器18被保持斷開並且發出電弧故障信號。為了更容易維修，還可以有利地指示被檢測的電弧故障是串聯電弧故障。
[0047]圖2的流程圖的描繪現在被繼續，其中步驟S206仍舊指示電弧的存在。使步驟S204中的斷路器18保持斷開將消除存在於電路中的任何串聯電弧。仍舊在步驟S206中被指示電弧的事實表示在步驟S202和S205中觀察到的信號來源於幹擾發射器或並聯電弧?。
[0048]在該情況下，該方法進入到步驟S207，其中斷路器18再次閉合，並且作為用於消除可能的並聯電弧的器件的短路開關17被操作，即被閉合以便能夠在被觀察到的AC信號的兩個可能源之間進行區分。
[0049]在下面的步驟S208中，信號被再次測量和分析。如果在隨後的步驟S209中，發現被分析的信號不指示電弧的存在，則這可以被認為是在步驟S202和S205中觀察到的信號來源於並聯電弧的證明。因此，方法再次分支到步驟S213，在該步驟中發出電弧故障的信號。為了更容易維修，還有利地指示被檢測到的電弧故障是並聯電弧故障。
[0050]目前為止描述的情況(步驟S201至S209和S213)再次在圖4中以電流對時間圖表的形式被圖示。對於圖表和表示量的一般性描述，參考圖3的描述。而且，圖4的電流曲線的趨勢與圖3的部分A和部分B中相同。然後，在已經斷開斷路器18 (步驟204)之後在部分C中的信號不同，因此AC分量仍舊被觀察。在時間t=t3處，斷路器18被再次閉合，短路開關17也被閉合(步驟207)，這導致在部分D中的短路情況下電流I增加到其最大值Ifflax0在部分D中，沒有AC電流分量被觀察到，這表明部分B和C中觀察的信號很可能來源於並聯電弧。因此，短路開關17被保持閉合，並且發出電弧故障的信號(步驟S213)。
[0051]圖2的流程圖的描述現在被繼續，其中，在步驟208中測量和分析的信號指示電弧的存在。在該情況下，方法從步驟S209進行到步驟S210。在方法的該階段處，很大可能地排除電弧為步驟S202、S205和S208中被觀察到信號的源。相反，被觀察到的信號很可能來源於幹擾發射器。
[0052]通過使用該知識，分析信號的程序現在在步驟S210中被優化。請注意的是，步驟S210和S211是可選的並且不必必須存在於根據本申請的方法中。如前所述，電弧的特徵在於它們發射具有寬頻譜的AC信號。如果(通過示例)分析信號的程序基於在單個頻率處AC分量的觀察，例如通過使用單一帶通濾波器，則帶通濾波器的頻率可以被調節以便使分析最優化。帶通濾波器的頻率被改 變以便找到信號(在通過濾波器之後)不表示任何特徵AC分量處的頻率，儘管頻率位於電弧的頻率範圍特徵之內。如果能夠找到滿足這些標準的帶通濾波器，則認為前面觀察的信號是由於幹擾發射器引起的。因為幹擾發射器在檢測電路上的影響現在被排除，因而系統的正常操作可以被恢復。在流程圖中，這由從其中測試出最優操作的成功的步驟S211回到步驟S201的方法的分支指示。
[0053]情況再次在圖5中以電流對時間圖表示出。對於t〈t3，圖表對應於圖4所示的圖表。與圖4的圖表相反，仍舊在部分D中發出電弧存在的信號，結果分析在部分E中被優化。從部分E中的平均電流值明顯看出，最優程序在正常工作電流Itl處進行，意味著短路開關17被斷開，斷路器18被閉合。然而，在可替換實施例中，最優程序可能在部分D內進行，短路開關17和斷路器18保持不變，即斷路器18和短路開關17仍舊閉合。
[0054]在部分E中，用於分析信號的帶通濾波器的頻率被調頻，例如頻率被增加和/或減小。在圖示的情況下，最優程序是成功的並且AC分量的幅度減小。幹擾信號的頻譜在通過帶通濾波器的相關信號中被完全取消。因此，在對應於圖2的步驟S211的時間t5處，最優程序被認為是成功地完成並且根據步驟S201的正常操作在圖5的部分F中恢復。
[0055]再次參考圖2，如果步驟S211指示步驟S210的最優程序不是成功的，則方法以其他方式在步驟S212處結束。在步驟S212中，發出電弧故障可能出現的信號。在該狀態中，既不可能清楚地識別電弧故障，也不可能將電弧故障檢測系統調整到操作的無幹擾模式。
[0056]圖6示出了用於檢測電弧故障的方法的可替換實施例的流程圖。該方法還可以例如利用如圖1所示的光電系統進行。
[0057]步驟S601到S606與圖2的流程圖的步驟S201到S206相同。為了描述這些步驟，參考圖2所示的實施例的描述的相應部分。
[0058]在步驟S602中測量和分析的信號，以及步驟S605中測量和分析的信號指示電弧存在的情況下，圖6所示的方法將步驟S606分支到另一步驟S612來測試並聯電弧是否存在。相應步驟在本文中未詳細示出。可以理解的是，例如圖2所示的實施例的步驟S207到步驟S212在這方面是合適的。
[0059]在本示例中圖6所示的方法與圖2所示的方法不同，其中步驟S602中測量和分析的信號指示電弧，而步驟S605中測量和分析的信號不指示電弧。然後，方法分支到步驟S607，其中斷路器18被再次閉合。
[0060]對於目前為止描述的所有方法步驟，步驟的時間順序是主要關注並且已經在沒有考慮單個步驟的持續時間或連續步驟之間的延遲時間的情況下被討論。在圖6描述的方法的實施例中，重要的是在步驟S604中斷開斷路器18和在步驟S607中使斷路器再次閉合之間的時間延遲對於由於通過仍舊存在的電弧產生的等離子而使電弧再次引弧來說足夠短。在下面的步驟S608中，信號被再次測量和分析。如果現在信號再次指示電弧的存在，則電弧引起AC信號的假設被支持，相應地，方法從步驟S609分支到步驟S610，其中斷路器18被再次斷開並且發出電弧故障信號，尤其是串聯電弧故障的信號。
[0061]如果步驟S608中測量的信號不指示電弧的存在，則很可能假設在步驟S602中觀察的信號是由於幹擾發射器而不是由於電弧的存在。在步驟S605中沒有觀察到的事實可以認為是幹擾發射器發射的幹擾信號僅僅持續非常短的時間段。因此，方法分支回到步驟SI並且系統恢復正常操作。
[0062]在圖示方法的可替換實施例中，步驟S604到步驟S609的順序可被重複地通過，以便能夠在電弧和外部幹擾發射器之間進行更有意義的區分。為了增強該方法對幹擾的有意義的區分，還使幹擾發射器周期地發射，延遲時間可以在每次重複之間被引入。附加地，延遲時間可以被改變，例如在順序的不同重複中隨意地改變。
[0063]值得注意的是，僅僅短時間施加用於排除電弧的器件的相同基本思想可以類似地應用於圖2的步驟S207到S209用於並聯電弧的情況。
[0064]圖7再次以電流對時間圖表的形式不出了圖6所不的方法。圖表的對應於圖6的步驟S601到S606的部分A、B和C與圖3的相應部分相同。與圖3所示的實施例相反，在時間t2開始並在時間t3結束的部分C被保持為短的，從而部分C的持續時間Λ t=t3-t2比電弧的再引弧時段短。在對應於圖6的步驟S607到S608的下面部分B'中，指示電弧的AC分量被再次觀察到。結果，電弧被假定高顯著性地進行檢測。然後，在最後部分C'中，斷路器18被再次打開並且根據圖6的步驟S610和S611發送電弧故障信號。
[0065]值得注意的是，在上面描述的所有實施例中，短路開關17的操作可以在斷路器18的操作之前進行。換句話說，用於確定並聯電弧的可能存在的順序可以在用於確定可能的串聯電弧之前進行而不是在用於確定可能的串聯電弧之後進行。還可能同時操作短路開關17和斷路器18，以便區分電弧和幹擾發射器。在後一情況中在並聯電弧和串聯電弧之間沒有分別是可能的。而且，PV系統可以設計有用於排除電弧的僅僅一個器件，能夠排除串聯電弧和並聯電弧。在PV系統中，這可以例如利用斷路器或短路開關實現，該斷路器或短路開關安裝成緊鄰構成PV發生器的光電模塊，尤其安裝在附接到光電模塊自身的接線盒內。在該示例中，並聯電弧和串聯電弧之間可以再次不進行區分。在電力系統的另一個可替換實施例中，設置有用於排除並聯電弧的器件或用於排除串聯電弧的器件。這適合於其中兩種電弧中的僅僅一種電弧可以根據電力系統的構造發生的情況。
[0066]最後值得注意的是，前述描述和附圖是示例性的並且不是限定的，本發明不被限定到公開的實施例。本領域技術人員可以從附圖、說明書和隨附權利要求書的教導理解並實現公開實施例的其他變化。
[0067]附圖標記列表:
[0068]I 光電系統(PV系統)
[0069]2 光電發生器(PV發生器)
[0070]3,4 DC 電線
[0071]5逆變器
[0072]6電網
[0073]7並聯電弧
[0074]8串聯電弧
[0075]10 檢測系統
[0076]11 控制單元
[0077]12 信號輸入
[0078]13，14控制輸出
[0079]15 信號輸出
[0080]16 電流傳感器
[0081]17 短路開關
[0082]18 斷路器
[0083]19，20 電容
[0084]S步驟
【權利要求】
1.一種檢測電路中的電弧的方法，該方法包括以下步驟: a.確定與所述電路中流動的電流(I)相關的第一信號； b.分析所述第一信號並且確定所述第一信號是否指示在所述電路中存在電弧(7，8)； c.如果所述第一信號指示在所述電路中存在電弧(7，8)，則致動用於抑制電弧的器件； d.確定並分析與所述電路中流動的電流(I)相關的第二信號；和 e.如果所述第二信號沒有指示存在電弧(7，8)，則發出所述電路中發生電弧故障的信號。
2.如權利要求1所述的方法，其中，用於分析所述第一信號和/或所述第二信號的步驟包括確定在信號中是否存在AC分量，並且在信號中存在AC分量被作為存在電弧(7，8)的指示。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，致動用於抑制電弧的所述器件不排除交流電流(I)在所述電路中流動。
4.如權利要求1一 3中任一項所述的方法，其中，致動用於抑制所述電弧(7，8)的器件的步驟包括操作短路開關(17)和/或斷路器(18)。
5.如權利要求1一 4中任一項所述的方法，其中，用於抑制電弧的所述器件在已經發出發生電弧故障的信號之後仍被保 持致動。
6.如權利要求1一 5中任一項所述的方法，其中，如果所述第二信號仍舊指示存在電弧，則用於分析所述信號的程序被優化為使得實際信號不再被作為用於存在電弧(7，8)的指示。
7.如權利要求1一 6中任一項所述的方法，其中，使用於抑制電弧的所述器件的致動和停止致動的時間跨度(At)比電弧故障的典型再引弧時間短。
8.如權利要求7所述的方法，如果所述第二信號沒有指示存在電弧(7，8)，則進行下列附加步驟: f.使用於抑制電弧的所述器件停止致動； g.確定並分析與在所述電路中流動的電流(I)相關的第三信號； h.如果所述第三信號指示存在電弧(7，8)，則發出電路中出現電弧故障的信號。
9.一種設計成執行根據前述權利要求之一所述的方法的電弧故障檢測系統(10)，包括具有電弧指示器的控制單元(11)和用於抑制電弧的器件。
10.如權利要求9所述的電弧故障檢測系統，其中，用於抑制電弧的所述器件包括短路開關(17)和/或斷路器(18)。
11.如權利要求8所述的電弧故障檢測系統，其中，一電容(19)設置成平行於所述斷路器(18)的開關路徑。
12.如權利要求10或11所述的電弧故障檢測系統，其中，逆變器(5)的逆變橋被用作所述短路開關(17)和/或所述斷路器(18)。
13.如權利要求9一 12之一所述的電弧故障檢測系統，其中，一拾波線圈被用作連接到所述控制單元(11)的電弧指示器的電流傳感器(16 )。
14.一種電力系統,尤其是光電系統,包括根據權利要求9 一 13中之一所述的電弧故障檢測系統(10)。
15.如權利要求14所述的電力系統，其中，所述電弧故障檢測系統(10)完全或部分地集成到所述電力系統的逆變器(5 )中。
【文檔編號】H02H1/00GK103548226SQ201180068611
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2011年2月28日 優先權日:2011年2月28日
【發明者】M·卡拉圖徹維利, M·霍普夫, A·法爾克, J·拉申斯基 申請人:Sma太陽能技術股份公司