РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЗАЩИТА ОТ ДУГОВОГО ПРОБОЯ МЕЖДУ ВЫВОДНЫМ УСТРОЙСТВОМ И ПРЕРЫВАТЕЛЕМ ЦЕПИ Российский патент 2018 года по МПК H01H9/54 H02H3/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится, в общем, к обнаружению отказов и, в частности, к распределенному обнаружению дугового пробоя в электропроводке ответвления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Устройство обнаружения дугового пробоя применяется для обнаружения опасных событий образования дуги в цепи и, в ответ на это, для размыкания прерывателя цепи и выключения питания цепи. Данные устройства обнаружения включают в себя ответвленную цепь, цепь выводного устройства и комбинированные прерыватели цепи при дуговом пробое (AFCI). Современные бытовые устройства обнаружения дугового пробоя контролируют и защищают от дуговых пробоев из единственного местоположения, т.е. начальной точки ответвления или первого выводного устройства. Поскольку устройство измеряет состояния ответвленной цепи только из одного местоположения, то требуется вероятностный алгоритм для обнаружения опасных образований дуги. Таким образом, существует вероятность, что устройство обнаружения дугового пробоя может быть подвержено нежелательным размыканиям, например, ложным срабатываниям или ложноположительным срабатываниям, которые, в лучшем случае, создают неудобство для пользователя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Представляемые способы и системы используют невероятностную схему обнаружения дугового пробоя, которая измеряет состояния (например, напряжение или ток), с использованием датчиков, в нескольких местоположениях в цепи, например, ответвленной цепи, для обнаружения наличия состояния дугового пробоя. В представляемых способах и системах, измеренные состояния в начальной точке ответвления и каждом оконечном устройстве передаются обратно в централизованную систему обработки данных, например, контроллер, по проводному, беспроводному каналу связи или каналу связи по линии питания. Контроллер может определять наличие состояния дугового пробоя, если таковое вообще имеет место, по оценке измеренного состояния со стороны питания в начальной точке ответвления и со стороны нагрузки в каждом оконечном устройстве. Затем контроллер может выдать сигнал отключения для размыкания прерывателя цепи, если обнаружено состояние дугового пробоя. Соответственно, представляемые способы и системы обеспечивают более совершенное обнаружение дугового пробоя, чем вероятностные системы обнаружения дугового пробоя. Представляемые способы и системы могут изолировать дуговой пробой между двумя элементами ответвления. Энергия, отбираемая на один элемент ответвления в ответвленной цепи, также может контролироваться датчиками, применяемыми в представляемых способах и системах.

В одном примерном варианте осуществления, контроллер принимает информацию, соответствующую результату измерения напряжения в начальной точке ответвления, или результату измерения тока, измеренному датчиком на стороне питания в начальной точке ответвления со стороны питания от множества оконечных устройств в ответвленной цепи (например, в прерывателе цепи, определяющем ответвление). Контроллер также принимает информацию, соответствующую результату измерения напряжения или тока со стороны нагрузки на каждом из оконечных устройств, измеренному соответствующим датчиком, расположенным со стороны нагрузки. Затем контроллер сравнивает результат измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления с результатами измерения напряжения или тока со стороны нагрузки, чтобы идентифицировать неравномерности напряжения или тока в цепи. Сравнение может включать в себя определение разности напряжений или токов между результатом измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления и результатами измерения со стороны нагрузки напряжения или тока оконечных устройств и, затем, сравнения разности напряжений или токов с порогом, чтобы определить, находится ли напряжение или ток в допустимых пределах для ответвленной цепи. Контроллер обнаруживает наличие состояния дугового пробоя на основании сравнения и размыкает прерыватель цепи для прерывания тока в ответвленной цепи, если обнаруживается состояние дугового пробоя.

Представляемые способы и системы могут обнаруживать последовательный дуговой пробой или параллельный дуговой пробой. Например, последовательный дуговой пробой может содержать импеданс. Таким образом, на дуговом пробое будет создаваться разность напряжений, например, чрезмерное падение напряжения. Посредством измерения напряжения в начальной точке ответвления и на каждом оконечном устройстве, расположенном со стороны нагрузки, контроллер может определять падение напряжения для секции электропроводки ответвления схемы ответвления для каждого оконечного устройства, например, разность между напряжением в начальной точке ответвления и напряжение со стороны нагрузки на оконечном устройстве. Падение напряжения в каждой секции ответвленной цепи можно сравнивать с порогом падения напряжения для обнаружения наличия напряжения на дуге и, следовательно, дугового пробоя. Например, падение напряжения свыше порога падения напряжения будет указывать на неравномерности напряжения, отражающие наличие последовательного дугового пробоя. Затем контроллер может выдать сигнал отключения (например, команду на размыкание), если обнаруживается состояние дугового пробоя. Порог падения напряжения может быть фиксированным порогом или переменным порогом, основанным на токе нагрузки, измеряемым в ответвленной цепи. Например, порог может изменяться непосредственно с током нагрузки, например, порог может повышаться для уменьшения чувствительности системы при повышенных токах нагрузки.

Кроме того, параллельный пробой в ответвленной цепи увеличивает отбираемый ток, определяемый в начальной точке ответвления, (например, автоматическим переключателем); однако, сумма всех токов в каждом элементе со стороны нагрузки не будет увеличиваться. Поэтому, параллельный пробой произошел, если результат измерения тока в начальной точке ответвления отличается от суммы результатов измерения токов для оконечных устройств. Соответственно, контроллер может быть сконфигурирован с возможностью вычисления разности токов (например, различия или изменения тока) между результатом измерения тока для начальной точки ответвления и суммой токов каждого оконечного устройства в ответвленной цепи. Затем контроллер может сравнить разность токов с порогом разности токов, чтобы обнаружить наличия дугового пробоя. Например, вычисленная разность токов, превышающая порог разности токов, будет указывать на неравномерности тока, отражающие наличие параллельного дугового пробоя. Затем контроллер может выдать сигнал отключения, если обнаруживается состояние дугового пробоя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описание различных примерных вариантов осуществления приведено в связи прилагаемыми чертежами, на которых показано:

Фиг.1 - примерная система обнаружения дугового пробоя для множества оконечных устройств, например, электрических розеток.

Фиг.2 - блок-схема примерных компонентов оконечного устройства, показанного на фиг.1, например, электрической розетки, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.3 - блок-схема примерных компонентов прерывателя цепи, показанного на фиг.1, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.4 - примерная принципиальная схема, показывающая местоположение последовательного дугового пробоя, обнаруживаемого прерывателем цепи, показанным на фиг.1.

Фиг.5 - примерная принципиальная схема, показывающая местоположение параллельного дугового пробоя, обнаруживаемого прерывателем цепи, показанным на фиг.1.

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций примерного способа управления, выполняемого контроллером системы защиты от дугового пробоя, показанной на фиг.1, для обнаружения дугового пробоя в ответвленной цепи, в соответствии с раскрытым вариантом осуществления.

Фиг.7 - блок-схема последовательности операций примерного способа управления, выполняемого контроллером системы защиты от дугового пробоя, показанного на фиг.1, для обнаружения последовательного дугового пробоя в ответвленной цепи, в соответствии с дополнительным раскрытым вариантом осуществления.

Фиг.8 - блок-схема последовательности операций примерного способа управления, выполняемого контроллером системы защиты от дугового пробоя, показанного на фиг.1, для обнаружения параллельного дугового пробоя в ответвленной цепи, в соответствии с другим раскрытым вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг.1 изображает примерную систему 100 обнаружения дугового пробоя, которая включает в себя прерыватель цепи 110, множество оконечных устройств 150, расположенных ниже по потоку, например, электрических розеток A, B и C, подсоединенных электропроводкой ответвления ответвленной цепи. Система 100 включает в себя источник 102 питания переменного тока, который может быть обычной 200-А линией питания для здания, например, жилого здания. Линейный провод 104, который может служить электропроводкой ответвления, которая соединяет источник 102 питания переменного тока с прерывателем цепи 110 и оконечными устройствами 150. Нейтральный провод 106 также соединяет источник 102 питания переменного тока с прерывателем цепи 110 и оконечными устройствами 150. Линия 108 заземления также соединяет прерыватель цепи 110 с оконечным устройством 150. Понятно, что прерыватель цепи 110 применяется для защиты от коротких замыканий и других ситуаций перегрузки из-за оконечного устройства 150 посредством прерывания подачи питания в оконечные устройства 150 в случае аномальной ситуации, например, например, чрезмерного тока.

Каждое из оконечных устройств 150 включает в себя контроллер 160 для управления компонентами и действиями оконечного устройства, датчик 152 тока со стороны нагрузки и датчик 154 напряжения со стороны нагрузки. Датчик 152 тока со стороны нагрузки присоединен с возможностью измерения тока в линейном проводе 104 и представления выходного сигнала, характеризующего измеренный ток в линейном проводе 104, в контроллер 160. Датчик 154 напряжения присоединен между линейным проводом 104 и нейтральным проводом 106 для обеспечения напряжения между линейным и нейтральным проводниками 104 и 106, соответственно. Датчик 154 напряжения представляет выходной сигнал, характеризующий измеренное напряжение между линейным проводом 104 и нейтральным проводом 106, в контроллер 160. Как показано на фиг.2, оконечное устройство 110 может также включать в себя память 162 и интерфейс(ы) 164 связи (например, схемы связи) для осуществления связи с другими удаленными устройствами, например, прерывателем цепи 110. Память 162 может хранить данные или исполняемый компьютером код. Контроллер 160 может передавать информацию, например, измеренные ток или напряжение в/на оконечном устройстве 150, в прерыватель цепи 110 через интерфейс 164 связи. Оконечное устройство 150 может осуществлять связь через интерфейс 164 связи, с использованием коммуникационного протокола для осуществления беспроводной, проводной связи или связи по линии питания.

В приведенном примере оконечные устройства 150 включают в себя обычные трехконтактные розетки 156 электропитания, которые обеспечивают питание, когда подсоединено (включено в розетку) нагрузочное устройство. Однако, оконечные устройства 150 могут включать в себя другие электрические устройства, кроме электрических розеток, например, электрические переключатели (например, переключатели освещения), электрические разъемы, устройства освещения и т.п.

Как также показано на фиг.1, прерыватель цепи 110 включает в себя возможность обнаружения перегрузки по току, а также обнаружение дугового пробоя путем контроля тока или напряжения в начальной точке ответвления с помощью датчика(ов) со стороны питания и на каждом оконечном устройстве с помощью датчика(ов) со стороны нагрузки, как поясняется ниже. Прерыватель цепи 110 включает в себя контроллер 118 отключения, контроллер 120 для управления компонентами и действиями прерывателя цепи 110 и датчики со стороны питания, например, датчик 114 тока и датчик 116 напряжения. Контроллер 118 отключения управляет размыкающим механизмом 112 (называемым также «прерывателем цепи»), который, при включении, прерывает поток мощности в линейный провод 104. Размыкающий механизм 112 может представлять собой реле, через которое передается мощность, когда реле замкнуто, и которое прерывает питание, когда реле разомкнуто. Разумеется, можно применить другие размыкающие механизмы. Как показано на фиг.3, прерыватель цепи 110 может также включать в себя память 122 и интерфейс(ы) 124 связи (например, схемы связи) для осуществления связи с другими удаленными устройствами, например, оконечными устройствами 150. Память 122 может хранить данные или исполняемый компьютером код. Контроллер 120 может управлять связью через интерфейс 124 связи, с каждым из оконечных устройств 150, для приема измеренного тока или напряжения в оконечных устройствах 150. Прерыватель цепи 110 может осуществлять беспроводную, проводную связь или связь по линии питания с каждым из оконечных устройств 150 через интерфейс 124 связи.

Датчик 114 тока подсоединен с возможностью определения тока в линейном проводе 104 и представления выходного сигнала, характеризующего снятый ток в линейном проводе 104 начальной точке ответвления, в контроллер 120. Датчик 116 напряжения присоединен между линейным проводом 104 и нейтральным проводом 106 для обеспечения напряжения между линейным и нейтральным проводниками 104 и 106, соответственно. Датчик 116 напряжения представляет выходной сигнал, характеризующий измеренное напряжение между линейным проводом 104 и нейтральным проводом 106 в начальной точке ответвления, в контроллер 160. Контроллер 120 оценивает измеренные ток или напряжение в начальной точке ответвления и в каждом из оконечных устройств 150, чтобы определять, существуют ли неравномерности напряжения или тока, и управляет контроллером 118 отключения для запуска размыкающего механизма 112, когда обнаруживается аномальной состояние, например, состояние дугового пробоя.

Как поясняется ниже со ссылкой на фиг.4 и 5, прерыватель цепи 110 обеспечивает обнаружение дугового пробоя и защиту от состояния последовательного дугового пробоя и состояния параллельного дугового пробоя, соответственно. Фиг.4 является примерной принципиальной схемой, показывающей местоположение репрезентативного последовательного дугового пробоя 402, обнаруженного системой 100 защиты от дугового пробоя. Последовательный дуговой пробой 402 может происходить, когда дуга имеет место либо на линейном проводе 120, либо на нейтральном проводе 122.

Для защиты от последовательного дугового пробоя, контроллер 120 получает результаты измерения напряжения в начальной точке ответвления и на каждом из оконечных устройств 150 (например, электрических розеток A, B и C), вычисляет падение напряжения в секции электропроводки ответвления (или «ответвительной проводной секции») 104, 106 ответвленной цепи для каждого оконечного устройства 150 и сравнивает каждое из падений напряжения с порогом падения напряжения, например, допустимым напряжением ответвленной цепи. Падение напряжения в секции электропроводки ответвления для оконечного устройства является разностью между результатом измерения напряжения в начальной точке ответвления и результатом измерения напряжения со стороны нагрузки на оконечном устройстве. Порог падения напряжения может быть фиксированным порогом или переменным порогом, основанным на токе нагрузки, измеряемым в ответвленной цепи. Например, порог может изменяться непосредственно с током нагрузки, например, порог может повышаться для уменьшения чувствительности системы при повышенных токах нагрузки.

Если каждое из падений напряжения находится в пределах допустимого напряжения (например, V _{ответвленной цепи} ≈ V_A ≈ V_B ≈ V_C), то последовательный дуговой пробой отсутствует. В ином случае, если какое-то из падений напряжения превышает допустимое напряжение, то импеданс цепи является слишком большим и, следовательно, контроллером 120 обнаруживается последовательный дуговой пробой. Например, как показано на фиг.4, падение напряжения в секции электропроводки ответвления для каждого из оконечных устройств 150, например, электрическим розеткам B и C, превышает допустимое напряжение (например, V_{прерывателя цепи} >> V_B или V_C), отражая наличие большого импеданса в ответвленной цепи, в результате последовательного дугового пробоя 402. Если последовательный дуговой пробой присутствует, например, последовательный дуговой пробой 402, то контроллер 120 вынуждает размыкающий механизм 112 разомкнуться посредством контроллера 118 отключения.

Фиг.5 является примерной принципиальной схемой, показывающей местоположение репрезентативного параллельного дугового пробоя 502, обнаруженного системой 100 защиты от дугового пробоя. Параллельный дуговой пробой 502 может возникать, когда дуга образуется между линейным проводом 104 и нейтральным проводом 106. Такая дуга создает сопротивление посредством обеспечения пути для тока между линейным проводом 104 и нейтральным проводом 106.

Для обнаружения параллельного дугового пробоя, контроллер 120 получает результаты измерения тока в начальной точке ответвления и в каждом из оконечных устройств 150 (например, электрических розеток A, B и C) и вычисляет разностный ток между результатом измерения тока в начальной точке ответвления и суммирует измерения тока со стороны нагрузки для каждого оконечного устройства 150. Затем контроллер 120 сравнивает разностный ток с порогом разности токов, например, допустимым током ответвленной цепи. Если разность токов находится в пределах допустимого тока (например, I _{ответвленной цепи} ≈ I_A+I_B+I_C), то параллельный дуговой пробой отсутствует. В противном случае, если вычисленная разность токов превышает допустимый ток, то контроллером 120 обнаруживается параллельный дуговой пробой. Например, как показано на фиг.5, разностный ток превышает допустимый ток (например, I _{ответвленной цепи} > I_A+I_B+I_C), отражая, тем самым, наличие большого сопротивления в ответвленной цепи в результате параллельного дугового пробоя 502. Если параллельный дуговой пробой, например, параллельный дуговой пробой 502, присутствует, то контроллер 120 вынуждает размыкающий механизм 112 разомкнуться посредством контроллера 118 отключения.

Преимущества системы 100 включают в себя выполнение обнаружения пробоя в электропроводке ответвления ответвленной цепи, при исключении использования вероятностных алгоритмов обнаружения, поскольку определительный результат измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления и на каждом оконечном устройстве представляется в прерыватель цепи 110. В системе 100, централизованная система управления, например, контроллер 110, собирает каждое из измеренных состояний в начальной точке и на каждом оконечном устройстве и определяет наличие состояния дугового пробоя, если таковое вообще имеет место, в ответвленной цепи по оценке измеренных состояний. Система может изолировать дуговой пробой между двумя элементами ответвления и определять секцию электропроводки ответвления, в которой происходит дуговой пробой. Система 100 обеспечивает, в результате, более совершенное обнаружение дугового пробоя, с более надежным исключением ненужных размыканий, чем вероятностный алгоритм обнаружения. Система может быть встроена в приложения «эффективных домов» или применяться как средство для поиска неисправностей для информирования пользователя о местоположениях дуговых пробоев. Кроме того, энергия, отбираемая на один элемент ответвления в ответвленной цепи, также может контролироваться датчиками в системах.

Контроллеры, представленные в настоящей заявке, например, контроллеры 120 и 160, могут представлять собой микропроцессор, процессор, специализированную интегральную схему (ASIC), программируемый логический контроллер (PLC), программируемое логическое устройство (PLD), логическое устройство с эксплуатационным программированием (FPLD), эксплуатационно программируемую вентильную матрицу (FPGA), дискретную логику и т.п. или любое другое аналогичное устройство. Контроллеры 120 и 160 может включать в себя память (не показанную) или получать доступ к внешней памяти (например, 122 или 162), которая может включать в себя аппаратное обеспечение, микропрограммное обеспечение или материальный машиночитаемый носитель для хранения данных, который хранит команды и данные для выполнения операций, описанных в настоящей заявке. Машиночитаемый носитель для хранения данных включает в себя любой механизм, который хранит информацию и представляет информацию в машиночитаемой форме. Например, машиночитаемый носитель для хранения данных включает в себя постоянную память (ROM), оперативную память (RAM), носитель на магнитных дисках для хранения данных, оптический носитель для хранения данных, флэш-память и т.п.

Работа различных примерных алгоритмов принятия решений обнаружения и защиты от дугового пробоя описана ниже со ссылкой на фиг.1, 4 и 5 в связи блок-схемами последовательностей операций, показанными на фиг.6-8. Блок-схемы последовательностей операций на фиг.6-8 характеризуют примерные машиночитаемые команды для выполнения вышеописанных способов для обнаружения и защиты от дуговых пробоев. В данном примере машиночитаемые команды содержат алгоритмы для выполнения: (a) процессором, (b) контроллером или (c) одним или более другими подходящими устройствами обработки данных. Алгоритмы могут быть реализованы в программном обеспечении, хранящемся на материальном носителе, например, во флэш-памяти, на компакт-диске, гибком диске, жестком дисководе, цифровом видео (универсальном) диске (DVD) или в других запоминающих устройствах, но специалисты со средним уровнем компетентности в данной области техники без труда поймут, что весь алгоритм и/или его части могут, в качестве альтернативы, выполняться другим устройством, кроме процессора и/или могут быть реализованы в микропрограммном обеспечении или специализированном аппаратном обеспечения общеизвестным способом (например, алгоритм может быть реализован специализированной интегральной схемой (ASIC), программируемым логическим устройством (PLD), логическим устройством с эксплуатационным программированием (FPLD), эксплуатационно программируемой вентильной матрицей (FPGA), дискретной логикой и т.п.). Например, любой или все компоненты контроллеров, например, контроллеров 120 и 160, в системе 100 на фиг.1 могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения и/или микропрограммного обеспечения. Кроме того, хотя примерные алгоритмы описаны со ссылкой на блок-схемы последовательностей операций, изображенные на фиг.6-8, специалисты со средним уровнем компетентности в данной области техники без труда поймут, что, в качестве альтернативы, можно воспользоваться другими способами реализации примерных машиночитаемых команд. Например, можно изменять последовательность выполнения блоков, и/или можно изменять, исключать или объединять некоторые из описанных блоков.

На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций примерного способа 600 управления, выполняемого контроллером (например, контроллером 120) в системе 100 защиты от дугового пробоя, показанной на фиг.1, для обнаружения дугового пробоя в ответвленной цепи, в соответствии с раскрытым вариантом осуществления.

На этапе 602 контроллер 120 инициирует процедуру обнаружения дугового пробоя. На этапе 604 контроллер 120 принимает результат измерения напряжения или тока в ответвленной цепи, полученного датчиком(ами) со стороны питания (например, датчиком 114 тока или датчиком 116 напряжения) в начальной точке ответвления со стороны питания от всех оконечных устройств 150. На этапе 606 контроллер 120 принимает результат измерения напряжения или тока со стороны нагрузки на/в каждом оконечном устройстве 150, измеренный(е) соответствующим(и) датчиком(ами), расположенным(и) со стороны нагрузки (например, датчиком 152 тока или датчиком 154 напряжения). На этапе 608 контроллер 120 сравнивает результат измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления с результатами измерения напряжения или тока со стороны нагрузки на/в оконечных устройствах 150.

На этапе 610 контроллер 120 обнаруживает на основании сравнения, существует ли состояние дугового пробоя. Например, контроллер 120 определяет на основании сравнения, существуют ли неравномерности напряжения или тока на/в каждом оконечном устройстве 150 относительно напряжения или тока в начальной точке ответвления. В отсутствие неравномерности, способ 600 возвращается на этап 604. В противном случае, на этапе 612, если обнаружено состояние дугового пробоя, контроллер 120 выдает сигнал отключения для размыкания прерывателя цепи 110, посредством контроллера 118 отключения и размыкающего механизма 112.

На Фиг.7 представлена блок-схема последовательности операций примерного способа 700 управления, выполняемого контроллером (например, контроллером 120) в системе 100 защиты от дугового пробоя, показанной на фиг.1, для обнаружения последовательного дугового пробоя в ответвленной цепи, с соответствии с раскрытым вариантом осуществления.

На этапе 702 контроллер 120 инициирует процедуру обнаружения последовательного дугового пробоя. На этапе 704 контроллер 120 принимает результат измерения напряжения в ответвленной цепи, полученного датчиком(ами) со стороны питания (например, датчиком 116 напряжения) в начальной точке ответвления со стороны питания от всех оконечных устройств 150. На этапе 706 контроллер 120 принимает результат измерения напряжения со стороны нагрузки на каждом оконечном устройстве 150, измеренный соответствующим(и) датчиком(ами) (например, датчиком 154 напряжения). На этапе 708 контроллер 120 определяет падение напряжения в секции электропроводки ответвления для каждого оконечного устройства 150. Например, падение напряжения в секции электропроводки ответвления для оконечного устройства равно разности между результатом измерения напряжения в начальной точке ответвления и результатом измерения напряжения со стороны нагрузки на оконечном устройстве.

На этапе 710 контроллер 120 сравнивает найденные падения напряжений с порогом падения напряжения (например, допустимым напряжением или стандартным отклонением для ответвленной цепи). Порог падения напряжения может быть фиксированным порогом или переменным порогом, основанным на токе нагрузки, измеряемым в ответвленной цепи. Например, порог может изменяться непосредственно с током нагрузки, например, порог может повышаться для уменьшения чувствительности системы при повышенных токах нагрузки. На этапе 712 контроллер 120 определяет на основании сравнения, существует ли состояние последовательного дугового пробоя. Например, если падение напряжения в секции электропроводки ответвления для любого из оконечных устройств 150 (например, разность между напряжениями в начальной точке ответвления и в электрической розетке A, в начальной точке ответвления и в электрической розетке B и в начальной точке ответвления и в электрической розетке C) находится в пределах допуска для ответвленной цепи, то напряжения в начальной точке ответвления (V_{Прерывателя цепи}), в электрической розетке A (V_A), в электрической розетке B (V_B) и в электрической розетке C (V_C) равны или приблизительно равны, как показано на фиг.1 (поясняется выше). В данном случае, в ответвленной цепи отсутствует последовательный дуговой пробой, поэтому способ 700 возвращается на этап 704.

Однако, если падение напряжения в секции электропроводки ответвления для любого из оконечных устройств 150 превышает допустимое напряжение для секции ответвления, то контроллер 120 определяет последовательный дуговой пробой в секции ответвления. Например, если любое из напряжений на оконечных устройствах 150, например, V_A, V_B и V_C, превышает напряжение в начальной точке цепи (V_{Прерывателя цепи}), то имеет место последовательный дуговой пробой, например, последовательный дуговой пробой 402, как показано на фиг.4. В данном случае контроллер 120 выдает сигнал отключения для размыкания прерывателя цепи 110 посредством контроллера 118 отключения и размыкающего механизма 112, на этапе 714.

На Фиг.8 представлена блок-схема последовательности операций примерного способа 800 управления, выполняемого контроллером (например, контроллером 120) в системе 100 защиты от дугового пробоя, показанной на фиг.1, для обнаружения параллельного дугового пробоя в ответвленной цепи, с соответствии с раскрытым вариантом осуществления.

На этапе 802 контроллер 120 инициирует процедуру обнаружения параллельного дугового пробоя. На этапе 804 контроллер 120 принимает результат измерения тока ответвленной цепи, полученного датчиком(ами) со стороны питания (например, датчиком 114 тока) в начальной точке ответвления со стороны питания от всех оконечных устройств 150. На этапе 806 контроллер 120 принимает результат измерения тока со стороны нагрузки на каждом оконечном устройстве 150, измеренный соответствующим(и) датчиком(ами) (например, датчиком 152 напряжения). На этапе 808 контроллер 120 определяет разность токов в ответвленной цепи. Например, контроллер определяет разность между результатом измерения тока в начальной точке ответвления и суммой всех результатов измерения токов со стороны нагрузки в каждом оконечном устройстве 150.

На этапе 810 контроллер 120 сравнивает разность токов с порогом разности токов (например, допустимым током или стандартным отклонением для ответвленной цепи). Например, если разность токов равна нулю или находится в пределах допуска для ответвленной цепи, то ток в начальной точке ответвления (I_{Прерывателя цепи}) равен или приблизительно равен сумме токов каждого из оконечных устройств 150 (например, I_A+I_B+I_C), как показано на фиг.1. В данном случае, в ответвленной цепи отсутствует параллельный дуговой пробой, поэтому способ 800 возвращается на этап 804.

Однако, если разность токов превышает допустимый ток для ответвленной цепи, то контроллер 120 определяет параллельный дуговой пробой в ответвленной цепи. Например, если ток в начальной точке ответвления (I_{Прерывателя цепи}) превышает сумму токов оконечных устройств 150 (например, I_A+I_B+I_C), то имеет место параллельный дуговой пробой, например, параллельный дуговой пробой 502, как показано на фиг.5. В данном случае, на этапе 814 контроллер 120 выдает сигнал отключения для размыкания прерывателя цепи 110, посредством контроллера 118 отключения и размыкающего механизма 112.

Хотя выше показаны и описаны конкретные варианты осуществления и применения настоящего изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено в точности конструкцией и комбинациями, раскрытыми в настоящей заявке, и что на основе вышеприведенных описаний можно выявить различные модификации, изменения и варианты, не выходящие за пределы существа и объема изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение надежности защиты от дугового пробоя. Представляемые способы и системы используют не вероятностную схему обнаружения, которая измеряет состояния (например, напряжение или ток), в нескольких местоположениях в цепи, например ответвленной цепи, для обнаружения наличия состояния дугового пробоя. Централизованная система обработки данных, например контроллер (120), принимает информацию, соответствующую результату измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления, измеренному датчиком (114, 116) в начальной точке со стороны питания от множества оконечных устройств (150) в ответвленной цепи (например, в прерывателе цепи, определяющем границу ответвления), и принимает информацию, соответствующую результату измерения напряжения или тока на стороне нагрузки на каждом из оконечных устройств, полученному соответствующим датчиком (152, 154) на стороне нагрузки. Затем контроллер сравнивает результат измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления с результатами измерения напряжения или тока со стороны нагрузки на оконечных устройствах, чтобы идентифицировать любые неравномерности напряжения или тока в цепи. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ определения состояния дугового пробоя в ответвленной цепи, соединенной с прерывателем цепи и множеством оконечных устройств, при этом способ выполняется посредством контроллера прерывателя цепи и содержит следующие этапы, на которых:

принимают информацию, соответствующую результату измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления, измеренному датчиком на стороне питания в начальной точке ответвления со стороны питания от множества оконечных устройств в ответвленной цепи;

принимают информацию, соответствующую результату измерения напряжения или тока на стороне нагрузки на каждом из оконечных устройств, измеренному соответствующим датчиком на стороне нагрузки;

сравнивают результат измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления с результатами измерения напряжения или тока на стороне нагрузки на оконечных устройствах;

обнаруживают состояние дугового пробоя на основании сравнения; и

выдают сигнал отключения для размыкания прерывателя цепи, если обнаружено состояние дугового пробоя.

2. Способ по п.1, в котором этап сравнения содержит определение падения напряжения в секции электропроводки ответвления ответвленной цепи по отношению к каждому оконечному устройству, при этом падение напряжения в секции электропроводки ответвления по отношению к каждому оконечному устройству является разностью между результатом измерения напряжения в начальной точке ответвления и результатом измерения напряжения на стороне нагрузки на оконечном устройстве, и

причем на этапе обнаружения обнаруживают состояние дугового пробоя, если полученное падение напряжения в секции электропроводки ответвления по отношению к любому из оконечных устройств превышает порог падения напряжения.

3. Способ по п.2, в котором порог падения напряжения является переменным порогом, основанным на токе нагрузки, измеренном в ответвленной цепи.

4. Способ по п.1, в котором этап сравнения содержит вычисления разности токов, которая является разностью между результатом измерения тока в начальной точке ответвления и суммой результатов измерений токов на стороне нагрузки в каждом оконечном устройстве, и

при этом на этапе обнаружения обнаруживают состояние дугового пробоя, если полученная разность токов превышает порог разности токов.

5. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором:

определяют секцию электропроводки ответвления, в которой присутствует дуговой пробой.

6. Устройство обнаружения дугового пробоя для определения состояния дугового пробоя в соответствии с состояниями, контролируемыми во множестве мест в ответвленной цепи, содержащее:

датчик на стороне питания для измерения напряжения или тока начальной точки ответвления в начальной точке ответвления со стороны питания от множества оконечных устройств в ответвленной цепи;

интерфейс связи; и

контроллер, сконфигурированный с возможностью:

приема информации, соответствующей результату измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления, измеренному датчиком;

приема, посредством интерфейса связи, информации, соответствующей результату измерения напряжения или тока на стороне нагрузки на каждом из оконечных устройств, измеренную соответствующим датчиком на стороне нагрузки;

сравнения результата измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления с результатами измерения напряжения или тока на стороне нагрузки на оконечных устройствах;

обнаружения состояния дугового пробоя на основании сравнения; и

выдачи сигнала отключения для размыкания прерывателя цепи, который определяет ответвление, если обнаружено состояние дугового пробоя,

причем контроллер находится в прерывателе цепи.

7. Устройство по п.6, в котором для сравнения контроллер сконфигурирован с возможностью определения падения напряжения в секции электропроводки ответвления ответвленной цепи по отношению к каждому оконечному устройству, при этом падение напряжения в секции электропроводки ответвления по отношению к каждому оконечному устройству является разностью между результатом измерения напряжения в начальной точке ответвления и результатом измерения напряжения на стороне нагрузки оконечного устройства, и

причем контроллер сконфигурирован с возможностью определения состояния дугового пробоя, если полученное падение напряжения в секции электропроводки ответвления по отношению к любому из оконечных устройств превышает порог падения напряжения.

8. Устройство по п.7, в котором порог падения напряжения является переменным порогом, основанным на токе нагрузки, измеренном в ответвленной цепи.

9. Устройство по п.6, в котором, с целью сравнения, контроллер сконфигурирован с возможностью вычисления разности токов, которая является разностью между результатом измерения тока в начальной точке ответвления и суммой результатов измерений токов на стороне нагрузки на каждом оконечном устройстве, и

при этом контроллер обнаруживает состояние дугового пробоя, если полученная разность токов превышает порог разности токов.

10. Устройство по п.6, в котором контроллер дополнительно сконфигурирован с возможностью определения секции электропроводки ответвления, в которой присутствует дуговой пробой.

11. Распределенная система обнаружения дугового пробоя, содержащая:

множество оконечных устройств в ответвленной цепи, при этом каждое оконечное устройство содержит:

датчик на стороне нагрузки для измерения напряжения или тока на оконечном устройстве;

интерфейс связи; и

контроллер, сконфигурированный с возможностью управления передачей результатов измерения напряжения или тока через интерфейс связи в устройство обнаружения дугового пробоя; и

систему обнаружения дугового пробоя, содержащую:

датчик на стороне питания для измерения напряжения или тока начальной точки ответвления в начальной точке ответвления со стороны питания от множества оконечных устройств в ответвленной цепи;

интерфейс связи на стороне питания; и

контроллер на стороне питания, сконфигурированный с возможностью:

приема информации, соответствующей результату измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления, измеренному датчиком на стороне питания;

приема информации от каждого оконечного устройства, соответствующей результату измерения напряжения или тока на стороне нагрузки на каждом из оконечных устройств;

сравнения результата измерения напряжения или тока в начальной точке ответвления с результатами измерения напряжения или тока на стороне нагрузки на оконечных устройствах;

обнаружения состояния дугового пробоя на основании сравнения; и

выдачи сигнала отключения для размыкания прерывателя цепи, определяющего ответвление, если обнаружено состояние дугового пробоя,

причем контроллер на стороне питания находится в прерывателе цепи.

12. Система по п.11, в которой каждое из оконечных устройств передает свой результат измерения напряжения или тока в контроллер на стороне питания прерывателя цепи.