电弧检测器制造技术

一种用于识别配电设备（２８）中的电弧放电事件（５８）的系统（１０）和方法。该系统（１０）包括存储器（１６）和传感器，所述存储器（１６）用于存储指示在配电设备（２８）中产生的电弧放电事件（５８）的电弧放电射频特性和指示背景电噪声的噪声射频特性，所述传感器用于检测由电弧放电事件（５８）引起的并从配电设备（２８）无线传播的射频信号（２６）。该系统（１０）还包括处理器（１４），所述处理器用于处理由传感器检测到的射频信号（２６），以便从检测到的信号（５２）中提取射频特性，并且所述处理器包括比较器，所述比较器用于将所提取的频率特性与在存储器（１６）中存储的电弧放电射频特性和噪声射频特性进行比较以识别电弧放电事件（５８）的发生。该系统（１０）还包括电弧警报发生器（１９），用于产生指示电弧放电事件（５８）发生的电弧故障信号（１８）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例大体上涉及电弧检测，更具体地，涉及用于配电设备(electrical distribution equipment)的射频(RF)电弧识另'J系统。
技术介绍
在诸如配电设备之类的电气设备中，对指示电弧放电(arcing)事 件的电弧闪光(arc flash)的检测作为消除不希望的和/或危险的电弧 放电状况中的第 一步是关键性的。 一种检测电弧放电事件的已知技术是 采用光检测器来感测与电弧放电事件相关联的电弧闪光。然而，这种检 测器通常受限于视线检测，而且必须被置于与潜在电弧源相对接近的位 置。另一种技术是使用电流监视器(current monitor)来估计指示电 弧放电事件的导体中的电流扰动。但是这种技术可能有繁重的处理需 求，从而对于识别电弧放电事件会产生不期望的长反应时间。因此需要
技术实现思路
在示例性实施例中，本专利技术包括用于识别配电i殳备中的电弧i文电事件的系统。该系统包括用于存储电弧放电射频特性和噪声射频特性的存储器，所述电弧射频特性指示在配电设备中产生的电弧放电事件，所述噪声射频特性指示背景电噪声。该系统还包括用于检测射频信号的传感器，所述射频信号由电弧放电事件引起并从配电设备无线地传播出来。该系统还包括处理器，所述处理器用于处理由传感器所检测的射频信号以从检测到的信号中提取射频特性，并且所述处理器包括比较器，所述 比性和噪声射频特性进行比较，以此来识别电弧放电事件的发生。此外， 该系统包括电弧警报发生器，所述电弧警报发生器用于产生指示电弧放 电事件发生的电弧故障信号(fault signal)。在另 一个示例性实施例中，本专利技术包括用于识别配电设备中的电弧 放电事件的方法。该方法包括检测因配电设备所产生的电弧放电事件而 引起的、并从配电设备无线地传播出来的射频信号。该方法还包括从检 测到的信号提取射频特性，并将所提取的射频特性与预定的电弧放电射频特性和预定的噪声射频特性相比较来识别电弧放电事件的发生。该方 法进一步包括产生指示电弧放电事件发生的电弧故障信号。 附图说明当参考附图阅读如下详细描述时，将会更好地理解本专利技术的这些以 及其他特征、方面和优势，在整个附图中同样的附图标记指代同样的部分，其中图1A是指示配电设备中的未封闭的(皿confined)电弧放电事件 的示例性频率响应特性的示图1B是指示配电设备中的封闭的(confined)电弧放电事件的示 例性频率响应特性的示图2是图示出用于识别配电设备中的电弧放电事件的系统的示例性 实施例的示意图3是其中可以采用图2的系统的示例性配电设备环境；图4是根据本专利技术各方面的用于识别电弧放电事件的方法的示例性 实施例的流程图。具体实施例方式本专利技术的专利技术者认识到，配电设备中的电弧放电事件以与其他RF 源不同的某些频带和/或某些频率幅度(magnitude)发射RF能量，比 如，取决于与电弧放电事件相关联的电流幅度。图1A是指示配电设备 中的未封闭的或者非密封(non-enclosed)的电弧放电事件的示例性频 率响应特性的示图34。例如，这样的未封闭的电弧放电事件可能会出现 在常常暴露于周围环境的汇流条(bus bar)和/或相导体中。示图34 表示通过使用R F传感器无线检测用实验方法引发的电弧闪光或电弧放 电事件产生的RF能量而得到的频率响应数据。示图34以峰值频率响应 值36的形式示出RF频率响应特性，所述峰值频率响应值36是通过使 用傅立叶(Fourier)变换技术而得到的并且与响应用实^^方法引发的 电弧放电事件的不同电流水平相对应。在示图34中能够看到，在电流 小于IOO安培处，电弧放电事件表现出大约20MHz(兆赫)到大约30MHz 范围内的峰值RF频率响应，也可能表现出大约IO MHz到大约50 MHz 范围内的峰值RF频率响应。在电流大于100安培处，电弧放电事件表 现出大约l MHz到大约2 MHz范围内的峰值RF频率响应，也可能表现 出大约l MHz到大约5 MHz范围内的峰值RF频率响应。图1B是指示配电设备中的封闭的或者密封的电弧放电事件的示例 性频率响应特性的示图60。例如，这样的封闭的电弧放电事件可能发生 在开关装置(switchgear) 、 4妻线盒(terminal box)和/或电才几控制 单元/盒，这些装置常常是密封的。示图60表示使用RF传感器无线检 测用实验方法引发的电弧放电事件产生的RF能量而得到的频率响应数 据。示图60以峰值频率响应值62的形式示出RF频率响应特性，所述 峰值频率响应值62是通过使用傅立叶变换技术而得到的并且与响应用 实验方法引发的电弧放电事件的不同电流水平相对应。在示图60能够 看到，电弧放电事件趋向于表现出随着电流增加而呈指数递减的峰值RF 频率响应。例如，在大约IOO安培的电流范围内，峰值RF频率响应常 常出现在25 MHz附近。在大约300安培的电流范围内，峰值RF频率响 应常常出现在5 MHz附近，而在大约8000安培的电流以上时，峰值RF 频率响应常常出现在2 MHz附近。使用这样的用实验方法得到的数据，专利技术者确定配电设备中的电弧 放电事件表现出的某些频率特性与其他的RF噪声不同，于是创造性地 意识到这样的特性可以被用来识别这样的电弧放电事件。除了峰值频率 响应特性，专利技术者还通过实验确定电弧放电事件与产生事件的其他RF 噪声相比可能表现出不同的峰值频率响应幅度，即使是在各自的峰值频 率出现在相同的频率时亦是如此。此外，专利技术者确定了配电设备中的电 弧放电事件表现出对应于与电弧相关联的电流的某些频率特性，并且确 定了所述电弧是封闭的还是非封闭的。通过创造性地把由电弧放电事件 产生的RF能量的频率特性与通常由电气设备产生的RF噪声能量的频率 特性相区分，和/或根据存在于某些电流水平处的预定频率特性来识别 电弧放电频率特性，电弧放电状况可以被快速识别，从而允许更迅速地 采取补救措施来消除电弧放电状况。图2是图示出用于识别配电设备(例如图3中所示的示例性配电设 备28)中的电弧放电事件的系统10示例性实施例的示意图。系统10可 以被配置来感测指示电弧放电事件的RF信号26,比如由在导体32a、 32b之间产生的电弧24无线发射的RF信号。系统IO还可以被配置来感 测指示背景噪声的RF信号"(比如通常由配电设备发射的RF信号)， 并且识别电弧放电事件。根据这些信号26、 27，系统10可以识别电弧 放电状况。在示例性实施例中，系统10可以包括存储器16,用于存储至少 一个指示在配电设备中产生的电弧放电事件的电弧放电射频特性和至 少一个指示背景电噪声的噪声射频特性。系统IO还可以包括一个或者 多个传感器12a、 12b，比如各自的RF电线，用来检测因从配电设备无 线传播的电弧放电事件和/或背景噪声而产生的射频信号26、 27。尽管 在图2中示出了两个传感器12a、 12b，应该理解的是一个传感器或者更 多传感器可以被用来执行相同的功能。系统IO可以包括处理器14,用 来处理由传感器(一个或多个)12a、 12b检测到的射频信号26和27, 以从检测到的信号中提取射频特性。处理器14还可以包括电弧识别电 路22,比如比较器，所述比较器用来将所提取的射频特性与存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别配电设备（２８）中的电弧放电事件（５８）的系统（１０），包括：　　　　存储器（１６），用于存储指示在配电设备（２８）中产生的电弧放电事件（５８）的电弧放电射频特性和指示背景电噪声的噪声射频特性；　　　　传感器，用于检测由电弧放电事件（５８）引起的并且从配电设备（２８）无线传播的射频信号（２６）；　　　　处理器（１４），用于处理由传感器检测到的射频信号（２６）以从检测到的信号（５２）中提取射频特性，并且所述处理器包括比较器，所述比较器用来将所提取的频率特性与在存储器（１６）中存储的电弧放电射频特性以及噪声射频特性进行比较，以便识别电弧放电事件（５８）的发生；以及　　　　电弧警报发生器（１９），用于产生指示电弧放电事件（５８）发生的电弧故障信号（１８）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RR劳，UD拉波尔，T阿索坎，SM昂加拉拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]