上游并聯電弧故障插座保護方法技術

公開一種電弧故障電路中斷器(AFCI)插座，其檢測并中斷上游并聯電弧故障。示例AFCI插座包括耦合在插座的線導體和中性導體之間的開關元件。插座還包括電壓傳感器和電流傳感器。從感測出的電壓降和未檢測出對應的電流增加檢測出并聯上游電弧故障。在檢測出電弧故障時，開關元件閉合并且電流流過相對較低電阻的開關元件從而中斷流過電弧故障的電力。閉合的開關元件導致過流情況，從而引起上游常規熱磁斷路器跳閘。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開總體上涉及電氣系統中的故障檢測，以及更具體地，涉及通過在插座處的開關元件的上游電弧故障保護。背景傳統斷路器檢測斷路器下游的插座的過流條件。在從插入到下游插座中的一個插座中的負載檢測到過流情況正在發生時，此類斷路器跳閘。存在包括來自線路導體或中性導體的接地故障的其他的危險。接地故障需要檢測和中斷至插座的電力的接地故障電路中斷器裝置。另一種故障形式是在插座和斷路器之間的中性線和/或導體線之間可能出現的電弧故障。住宅設置中逐漸需要以電弧故障電路中斷器裝置(AFCI)形式的防止電弧故障的保護。此類裝置檢測中性導體和/或線導體中的電弧并在此類電弧引起電氣火災之前去除電力。AFCI保護可位于插座中。此類插座用諸如在插座自身處的檢測模塊下游的一組觸點監測和防范故障。故障通常通過在常規熱磁斷路器下游的一個插座或多個插座中的檢測傳感器檢測，其使AFCI插座中的觸點斷路并從而防止電流流過AFCI保護的插座下游的插座。通過用于故障檢測的本裝置，AFCI插座的中斷僅可由于在插座下游檢測到的并聯電弧故障或串聯電弧故障而觸發。因此，插座和對應的檢測器不能中斷上游并聯電弧故障(出現在插座和斷路器之間的)，因為在已知AFCI插座處的觸點中斷裝置不能檢測此類故障，即使觸點中斷機構被觸發，電流將繼續流過故障。在常規電氣系統中，常規斷路器不能對斷路器和插座之間的此類電弧故障足夠快地作出反應。這造成潛在的危險，因為在斷路器中斷至插座的電力之前可能允許故障繼續存在一段時間。因此，存在對于在插座上游的點處檢測并聯電弧故障的電弧故障檢測和中斷系統的需要。還存在對于通過觸發插座上游的斷路器機構來中斷電力的中斷系統的需要。還存在對于使用AFC插座中用于檢測插座上游的電弧故障的現有部件的電弧故障檢測系統的需要。概要所公開的一個示例是電弧故障電路中斷器(AFCI)插座，其結合常規熱磁斷路器來檢測和中斷上游并聯電弧故障。示例AFCI插座包括耦合在線導體和中性導體之間的開關元件、耦合在中性導體和線導體之間的電壓傳感器和線導體上的電流傳感器。當通過感測到大的電壓降而無電流來檢測出并聯上游電弧故障時，開關元件閉合并且電流流過相對較低電阻開關元件從而中斷流過電弧故障的電力。閉合的開關元件導致過流情況，從而引起上游常規熱磁斷路器跳閘。因此，所提供的AFCI插座允許檢測目前不能由已知AFCI插座保護的上游并聯電弧故障。示例插座不需要來自已知AFCI插座的額外的傳感器部件，而是提供在接近檢測出的并聯電弧故障的位置處的中斷。對上游并聯故障的中斷發生在支路斷路器處。通過將支路斷路器的電流等級增加至過流保護等級，示例AFCI插座加快支路斷路器的響應時間。示例插座致使危險電弧電流轉變至嚴格過電流故障電流，從而降低火災的風險。該布置也允許對于由放置在更接近用戶的位置(即，在AFCI插座中)的串聯電弧故障檢測造成的不必要跳閘的復位功能，且不需要與電子上游斷路器的跳閘信號通信。此外，在檢測到AFCI插座上游的并聯電弧故障時，開關元件系統產生確保所得電流總是超出支路斷路器的過流跳閘水平的短路，并因此消除用于有效中斷并聯故障的將AFCI插座連接至斷路器的導線(“主控電纜(home run)，，)長度的實際限制。根據參考附圖做出的對于各個實施方式的詳細說明，其他方面對于本領域的普通技術人員來說將是明顯的，在下文中提供附圖簡述。附圖簡述在閱讀下面的詳細說明并參考附圖后，本專利技術的前述和其他優點將變得明顯。圖1是具有用于上游電弧故障的檢測和防范的AFCI插座和常規斷路器的插座系統的電路圖；圖2是圖1中的AFCI插座中用于檢測和中斷上游電弧故障的檢測元件和開關元件的詳細電路圖；以及圖3是由在圖2中的插座處的控制器執行以檢測和保護電弧故障的控制算法的流程圖。雖然本專利技術容許各種更改和替代形式，但是已以示例的方式在附圖中示出并在本文詳細描述特定實施例。然而，應當理解，本專利技術并非旨在僅局限于所公開的特定形式。相反，本專利技術旨在涵蓋落入如由附屬權利要求定義的本專利技術的精神和范圍內的所有更改、等效方案和替代方案。詳細描述所公開的一個示例是執行電弧故障保護和檢測的插座。插座位于斷路器的下游。插座包括耦合在線導體和中性導體之間的開關元件，該開關元件具有打開位置和將線導體耦合至中性導體的閉合位置。插座包括耦合在線導體和中性導體之間的電壓傳感器和耦合在線導體上的電流傳感器。控制器被耦合至開關元件、電流傳感器和電壓傳感器?？刂破鳈z測表示插座和斷路器之間的并聯電弧故障的線導體上的大電壓降和線導體上的電流無對應實質增加。響應于檢測，控制器閉合開關元件。另一示例是確定經由線導體和中性導體耦合至斷路器的插座上游的電弧故障的方法。經由耦合在插座中的線導體和中性導體之間的電壓傳感器在線導體和中性導體之間檢測高電壓降。當檢測出高電壓時，經由在插座的線導體上的電流檢測器未檢測出電流的實質對應增加。當檢測出高電壓且未檢測出電流的實質增加時，耦合在線導體和中性導體之間的開關元件被閉合以在線導體和中性導體之間創建低電阻電流路徑。另一示例是當檢測出并聯電弧故障時中斷電力的系統。該系統包括線導體和中性導體。斷路器被耦合至線導體和中性導體。當檢測出過流情況時，斷路器中斷電力流動。電弧故障保護插座經由中性導體和線導體被耦合至斷路器。插座包括耦合在中性導體和線導體之間的開關元件和用于連接負載的插座連接器。插座包括耦合至開關元件以控制該開關元件的控制器。電壓傳感器被耦合在中性導體和線導體之間，以及電流傳感器被耦合至線導體。當檢測出高壓降而未檢測出電流的對應實質增加從而表示在插座和斷路器之間發生電弧故障時，控制器閉合開關元件以電耦合中性導體和線導體。圖1示出可用在居民住宅或其他建筑物中的供電系統100。系統100包括耦合至線導體104、中性導體106和接地導體108的交流電源102。交流電源102經由線導體104和中性導體106被耦合至斷路器110。斷路器110被串聯耦合至在斷路器110下游和常規插座114和116上游的電弧故障保護插座112。插座112、114和116經由常規的三叉插頭連接器為插入插座112、114和116的負載提供與線導體104、中性導體106和接地導體108的電連接。如下面所要解釋的，電弧故障保護插座112為位于插座112下游的插座114和116提供電弧故障檢測和保護。并聯電弧故障120可發生在線導體104和中性導體106之間的電弧故障保護插座112的上游。諸如電弧故障130的其他并聯電弧故障可發生在保護插座112的下游。電弧故障保護插座112中的常規電弧故障檢測系統檢測并防范下游的諸如電弧故障130的并聯電弧故障，但不能防范電弧故障保護插座112上游的諸如并聯電弧故障120的電弧故障，盡管故障120可發生在電弧故障保護插座112附近的事實。圖2示出圖1中的電弧故障保護插座112的部件的詳細電氣圖。在本示例中的電弧故障保護插座112能夠檢測插座112上游支路上的并聯電弧故障并致使電力中斷以防止由電弧故障造成的火災。面板202向負載裝置提供可從電弧故障保護插座112提供電力的常規三叉插頭連接器。電弧故障保護插座112包括耦合至圖1中的線導體104的線導體204和耦合至圖1中的中性導體106的中性導體206本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種執行電弧故障保護和檢測的插座，所述插座位于斷路器的下游，所述插座包括：開關元件，其耦合在線導體和中性導體之間，并具有打開位置和將所述線導體耦合至所述中性導體的閉合位置；電壓傳感器，其耦合在所述線導體和所述中性導體之間；電流傳感器，其耦合在所述線導體上；以及控制器，其耦合至所述開關元件、所述電流傳感器和所述電壓傳感器，所述控制器檢測所述線導體上的大電壓降以及所述線導體上的電流沒有對應實質增加的情況，該情況表示所述插座和所述斷路器之間的并聯電弧故障，且所述控制器響應于所述檢測閉合所述開關元件。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：約瑟夫·貝爾史密特，杰里米·D·施羅德，
申請(專利權)人：施耐德電氣美國股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US