研究发现，电弧实际上是在任一分形子集中均包含有表征了“电弧”的所有本质信息的分形现象，这一发现给电弧监测技术的研究带来了深刻地影响。这些分形子集在电弧频谱上呈对数形式的分布。根据电弧（２２）的ｌ／ｆ特性可知，处于其中幅值较高的低对数阶次的分形子集可以最为有效地实现电弧监测的性能，因为在低频段中，与目前一般用于进行电弧检测的高频段相比，其中相连电路之间的交叉感应相对较低，且电弧与电弧特征拾取器（２３）之间的行程也相对较长。分形子集的变换能够减小误报警的危险。同时还可以沿异相路径对电弧特征各部分进行处理，或将其处理成调制载波。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的
涉及用于对电弧或电火花进行监测、检测、指示、评估及发送信号的方法及装置。表现为电弧或电火花的无序电磁辐射(chaotic electromagneticemanation)经常会引起诸多的麻烦，其中电磁相互作用将电子与原子和分子中的原子核束缚在一起，并以光子为基本单位来进行的。实际上，电弧和电火花的频谱范围覆盖了从DC到整个射频光谱，再到微波、红外和可见光光谱的很大的频率范围。电弧和电火花的实用开发包括电弧灯，电焊，电弧型冶金炉，卫星推进器中的电弧型离子发生器，内燃机中的火花塞型点火器，以及煤气用具中的电火花点火器等等。然而不幸的是，虽然电气照明、电弧焊接和冶金、以及内燃机点火器中的所用电弧或电火花给人们带来巨大的好处，但在同样的强度情况下，如果使用电弧或电火花时不慎，就很可能会由于无序电弧放电或打火而造成诸如爆炸、火灾等灾难性的后果。因此，在诸如车库、汽车修理站、油库或加油站，以及其它可能会由于电弧放电而造成灾难性爆炸的场合，很需要有一种电弧监测系统。另外，尽管利用熔断器和断路器能够防止系统出现严重的过载，但它们对防止通常在低于将熔断器烧断或已设定电路断路器跳闸的电平的电流水平时所出现的偶然电弧和电火花所造成的损害一般无效。因此，在相当多数量及种类的电路中均十分需要能够进行可靠地电弧监测。当然，以上所列举的只是适于应用可靠的电弧或电火花监测技术的几种代表性实例。而在此方面一个使其一直停滞不前的主要问题是，长期以来人们一直是本着如何尽量避免出现误报警的宗旨来进行开发研究的。当然，误报警是报警系统的大忌，如果报警系统频繁出现误报警，则其将失去应用意义。因此，为了减小由于无线电广播和射频安全系统信号而引起误报警的概率，HAMPSHIRE，Michael John在国际专利公开WO 90/04278中公开了一种电弧检测系统，其中对于电弧信号特征频谱中低于大约160kHz和高于180kHz的频率将不作处理，而只对中心频率大致为170KHz，带宽大致为20kHz的频带进行电气故障检测处理。然而，如果这样的话，则所需的频率采样范围与为了既能够可靠地检测出电弧特征(signature)、同时又能够同样可靠地防止出现误报警的100kHz范围相比过小(几十分之一还要小)。而1990年10月24日申请的PCT/US90/06113，公开号为WO 92/08143，专利权人为Hendry Mechanical Works，专利技术人为HAM，Jr.，Howard M.，和1994年12月13日公布的对应美国专利5,373,241，1995年12月19日公布的专利5,477,150(其均作为参考文献收入于本说明书中)中则公开了一种能够避免上述缺陷的电弧检测系统。其中，参考文献还包括其相应的申请EPO 507 782(90917578.8)及其欧洲国家专利，以及其相应的澳大利亚专利656128，加拿大专利申请2,093,420，中国专利申请92102453.3，日本专利申请500428/91，韩国专利申请(PCT)701219/93，以及墨西哥专利178914(9201530)，对于所有允许收入这些参考文献的国家，本申请均将其收入作为参考文献。上述系统通过将瞬变电弧特征频率转化为组合频率，根据该组合频率可以检测出与能够引起误报警的瞬变窄带信号截然不同的电弧表征信号(arc-indicative signal)，从而避免了误报警的出现。在上述背景下，后续申请作为现有技术的申请中公开了一种选频式电弧检测系统，其采用了被视为电弧检测技术现有技术中最具代表性的技术。其中提出了多种主要通过查看较高千赫兹(如从100kHz到1兆赫兹)范围内的频率来进行电弧检测的方法。然而，这些方法不仅覆盖了公用A.M.无线广播频带(即某些国家中所常说的“长波”和“中波”)的主要部分，还覆盖了上述参考文献WO 90/04278中所述的控制或安全系统类型的无线频率范围。因此，随着其所在位置的不同，该系统将必然会受到诸多外来信号的干扰。在现有技术的另一实施例中同样采用了该原理，其建议使用一种其中由一个带通为50kHz，以及3个其中心频率分别为225kHz、525kHz和825kHz，总共4个的带通滤波器所构成的梳状滤波器配置。在A.M.广播和上述控制和安全系统无线频带范围内，由于频谱的50kHz采样只能代表无序电弧特征的微小分段，因此可能会出现由于巧合的无关信号而引起误报警的危险。另外，由于现有技术中是通过连续轮流梳状滤波器配置的4个滤波器组件中的处理来进行检测的，所以55kHz带通滤波器的效果将会受到影响。随着电弧检测技术研究的不断深入，人们也尝试研究了如何利用低频区中的各个低频带来进行电弧监测，但正如B.D.Russell等人所发表的，题为“An arcing Fault Detection Technique Using Low FrequencyCurrent Components-Performance Evaluation Using Recorded FieldData”(使用低频电流分量的电弧故障检测技术-采用记录字段的性能评估)和“Behaviour of Low Frequency Spectra During arcing Fault andSwitching Events”(在电弧故障和切换情况中低频频谱的特性)(IEEETransaction on Power Delivery，Vol.3，No.4，1988年10月，第1485-1500页)中所指出的，此类方法均具有由于低频带过窄而无法确保电弧检测可靠性的缺点。回顾本领域的已有成果，大体上均是通过将电弧理解为由于电弧特征的无序本质(chaotic nature)而决定的高度随机现象，来进行检测的。然而，现有技术的这种思想忽略了无序系统也具有确定性性质并能够被成功处理的事实，当然前提是我们能够发现其根本原理是什么，以及如何来进行应用。实际上，即使是对于看似最无序的闪电，如果细心留意的话，可以看出，其各次(arboresque)夜间放电之间以及其每次霹雳枝权结构中，均表现出一定的自相似性。在此方面，由Benjamin Franklin和George Christoph Lichtenberg在18世纪所完成的开创性的工作对本专利技术主题的影响可以说是无处不在。具体地说，Franklin通过其著名的雷雨风筝实验证明了闪电实际上是一种电现象。而此后Lichtenberg则在1777年通过在带电绝缘面上播撒诸如面粉等类型的精细粉末，首创了其著名的“Lichtenberg图”。放电现象的Lichtenberg图的形状大多与闪电类似，或者从其分支线及其自身图案上看，均表现出惊人的自相似性。ManfredSchroeder在其题为“Fractals，Chaos，Power Laws”(分形、无序、能量定律)(W.H.Freeman and Company，1991)，第196，197，215和216页中，对其和扩散受限聚合(diffusion-limited aggregation)(DLA)进行了比较。而Kenneth Falconer，则在其题为“FractalG本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于监测被监测电路中电弧的方法，电弧特征典型为具有无序本质的宽带范围频率，其改进之处包括：选择所述电弧特征中特征为沿所述被监测电路具有相对较长的行程、且相邻电路之间的交叉感应相对较低的分形子集；以及根据所述电弧特征的所述分形子集 来对所述电弧进行监测。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔T帕克，小霍华德M哈姆，詹姆斯J基南，吕克皮埃尔贝诺特，
申请(专利权)人：亨德里机械工厂，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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