本發明的示例性實施例包括粉末狀芯珠體，其配置為對穿過粉末狀芯珠體的電力線中的具有高頻的電流信號變成電感性阻抗。該信號可由配置為響應于電力線中的高頻電流信號的出現而將電弧故障跳閘指示輸出至電弧故障跳閘電路的高頻電壓傳感器檢測。

技術領域

本公開總體上涉及電路中的故障檢測，更具體地涉及用于感測電力線中的高頻電弧故障的裝置。

背景技術

電弧故障通常被定義為通過在向負載供電的電線中或者在故障觸點或連接器處的斷裂導體的兩端之間、在向負載供電的兩個導體之間或者在導體與地面之間的離子化氣體的電流。電弧故障在電弧負載的負載電流特征中具有高頻頻譜分量。電弧故障電路中斷器裝置包括比如微處理器、存儲器、濾波器、模數轉換器之類的部件以及用于分析電流和上升時間信號以做出跳閘決定的其他支持部件。

低成本且小型的裝置對于準確地檢測電弧故障是非常有利的。

發明內容

根據本發明的示例性實施例，粉末狀芯珠體比如鐵磁珠配置為對流經穿過珠的電力線的具有在1MHz至40MHz之間的射頻(RF)的電流信號變成電感性阻抗。可以測量穿過該電感性阻抗的RF信號作為電力線的兩個端子之間的電壓降。阻抗隨著頻率而增加并且與端子兩端的電壓降成比例。該電壓可以通過電弧故障電路中斷器(AFCI)裝置的模擬前端進行過濾和放大。

根據本發明的示例性替代實施例，感測線定位成一次穿過珠體的孔。感測線配置為感測電力線中的高頻電流信號的出現，并且響應于電力線中的高頻電流信號的出現而提供電弧故障跳閘指示。

所產生的發明提供了用于電弧故障檢測的更小且更簡單的裝置。

附圖說明

在附圖中描述了本發明的示例性實施例，附圖簡要描述如下：

圖1A、1B、1C和2示出了根據本發明的傳感器的高頻部件，其配置為輸出用于確定電弧故障和跳閘指示的高頻電壓。

圖3A、3B、3C和4示出了根據本發明的具有單匝傳感器線的傳感器的高頻部件，其配置為輸出用于確定電弧故障和跳閘指示的高頻電壓。

圖5A和5B是分別示出根據本發明的來自高頻初級電流感測和阻抗傳輸功能的解調輸出的曲線圖。

圖6示出了根據本發明的高頻電流傳感器的示例性實施方式。

具體實施方式

圖1A至1C和圖2示出了根據本發明的傳感器的高頻部件的示例，其配置為輸出用于確定電弧故障和跳閘指示的高頻電壓。粉末狀芯珠體100具有大致圓柱形狀，其具有穿過珠體100的居中的圓形孔105。電力線102具有穿入孔104的第一端并穿過珠體100的第一部分和穿出孔105的第二端的第二部分。粉末狀芯珠體100具有低的相對磁導率μ＝20直至120，以最小化電力線中的高電流引起的飽和。適用于粉末狀芯珠體100的典型磁性材料包括鐵氧體和磁性氧化物。鐵磁珠100響應于穿過珠100的孔的電力線102中的具有高頻的電流信號而變成電感性阻抗。這可以用于響應于電力線102中的高頻電流信號的出現而提供電弧故障跳閘指示。

高頻電壓傳感器110(圖2)具有耦合到電力線102的第一部分的第一輸入端子和耦合到電力線102的第二部分的第二輸入端子?？梢酝ㄟ^經由隔離電容器C1和C2、二極管電壓鉗和模擬前端(AFE)而直接連接到電力線來接收高頻電流信號。模擬前端(AFE)包括帶通濾波器(BPF)、對數放大器、低通濾波器(LPF)以及用于使用電弧故障檢測算法對信號進行采樣和分析的處理器。

如果來自高頻電壓傳感器110的輸出指示在電力線102中檢測到電弧故障，則圖6的微型斷路器130中的電弧故障跳閘電路斷路器(AFCI)可以配置為中斷電力線102中的電流；電弧故障跳閘電路斷路器(AFCI)的輸入耦合到高頻電壓傳感器110。