專利名稱：使用來自離散小波變換的精細和近似系數(shù)的電弧探測的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的方面針對電力系統(tǒng)，并且更加具體地針對用于在電力系統(tǒng)中探測電弧的方法和系統(tǒng)。

背景技術：
住宅、商業(yè)和工業(yè)應用中的電力系統(tǒng)通常包括用于從公用電源接收電力的配電盤。接收的電力然后通過配電盤輸送到一個或多個電流斷續(xù)器，例如但不限于斷路器、跳閘單元和其他裝置。
每個電流斷續(xù)器將電力配給指定的支路，其中每個支路用該電力供應一個或多個負載。配置電流斷續(xù)器使得如果在特定支路中的某個電力狀態(tài)達到預定的設定點則中斷到該支路的電力。
例如，一些電流斷續(xù)器可以由于接地故障而中斷電力并且通常稱為接地故障電流斷續(xù)器(GFCI)。當失衡電流在線路導線和中性導線之間流動時接地故障狀態(tài)產(chǎn)生并且其可能是由電流泄漏或對地的電弧放電故障引起。
其他的電流斷續(xù)器可以由于電弧放電故障而中斷電力并且通常稱為電弧故障電流斷續(xù)器(AFCI)。電弧放電故障通常可定義為串聯(lián)電弧或并聯(lián)電弧。例如，當電流橫穿單個導線中的間隙時串聯(lián)電弧可以發(fā)生。在另一方面，當電流通過兩個導線之間時并聯(lián)電弧可以發(fā)生。不幸的是，因為各種原因兩種類型的電弧放電故障可能不會引起常規(guī)的電流斷續(xù)器跳閘。當串聯(lián)電弧發(fā)生時特別如此，因為電流斷續(xù)器中的電流傳感器不能區(qū)分串聯(lián)電弧和正常負載電流。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供用于便于在電路中中斷電流的裝置，并且該裝置包括設置在該電路中為電負載服務的電流傳感器、探測單元(其與該電流傳感器信號通信使得由電流傳感器產(chǎn)生的輸出信號被該探測單元接收，配置并且設置該探測單元以基于該輸出信號輸出二次信號)，和耦合于該探測單元可響應于計算機可執(zhí)行指令的微控制器，該電流傳感器產(chǎn)生代表通過其中的負載電流的輸出信號，當計算機可執(zhí)行指令被該微控制器執(zhí)行時，其使該微控制器接收并且分解二次信號為精細和近似系數(shù)，并且當感測的負載的電流超過預定閾值并且精細和近似系數(shù)聯(lián)合指示滿足生成跳閘信號的閾值條件時生成用于中斷電路工作的跳閘信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供對電路執(zhí)行電弧故障電流中斷(AFCI)的計算機實現(xiàn)方法，并且該方法包括在與該電路電連通的電流傳感器處感測負載電流，在與該電流傳感器信號通信的探測單元處生成反映所感測負載電流的電流的二次信號，在耦合于該探測單元的微控制器處以第一預定頻率對二次信號取樣，當確定二次信號的取樣完成時并且當確定二次信號的零交叉已經(jīng)取樣時，由二次信號的第一分量計算精細系數(shù)和由二次信號的第二分量計算近似系數(shù)，基于第一系數(shù)確定是否確定已經(jīng)滿足閾值標準或基于精細和近似系數(shù)確定感測負載電流是否低于預定閾值，并且如果是這樣的話則發(fā)出跳閘信號以中斷該電路的工作。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供對電路執(zhí)行電弧故障電流中斷(AFCI)的計算機實現(xiàn)方法，并且該方法包括使用離散小波變換分別分解二次信號的第一和第二部分為精細和近似系數(shù)，所述二次信號基于由電流傳感器(探測單元與其信號通信)感測的負載電流而在探測單元處生成，其中二次信號的第一部分確定已經(jīng)零交叉取樣，對二次信號的第一和第二窗口計算精細系數(shù)的絕對值的總和并且計算近似系數(shù)的絕對值以及其總和之比，比較絕對值的總和與第一預定閾值或者如果感測負載的電流低于預先選擇的大小，將絕對值的總和與總和之比的乘積與第二預定閾值比較，以及如果比較的結果指示在給定的時間段期間在預定頻率下超過第一和第二預定閾值中對應的一個閾值則發(fā)出跳閘信號以中斷電路的工作。
通過本發(fā)明的技術認識到附加特征和優(yōu)勢。本發(fā)明的其他實施例和方面在本文中詳細描述并且看作要求權利的本發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明的優(yōu)勢和特征，參照說明和附圖。



認作本發(fā)明的主旨在作為說明書的總結的權利要求中具體地指出并且清楚地要求權利。本發(fā)明前述的和其他的方面、特征和優(yōu)勢從下列與附圖結合來看的詳細說明是清楚的，其中 圖1是基于微控制器的聯(lián)合電弧故障電流斷續(xù)器的示意圖； 圖2是基于在電路(圖1的電弧故障電流斷續(xù)器耦合于該電路)中的感測負載電流的信號的圖表； 圖3是跳閘信號發(fā)出算法的流程圖； 圖4是圖示中斷處理算法的流程圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖示離散小波系數(shù)計算算法的流程圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例圖示離散小波系數(shù)計算算法的流程圖。

具體實施例方式 參照圖1，提供用于通過執(zhí)行電弧故障電流中斷(AFCI)便于在電路中中斷電流的裝置，并且該裝置包括例如雙金屬、霍耳效應傳感器、MEMs、CT等電流傳感器10，其配置成感測負載(電流信號從該負載生成)。該電流傳感器10可由室溫下具有6mOhms(毫歐)(在15A)或3mOhms(在20A)特性電阻的電阻材料構成。電流傳感器10電耦合于信號線，沿該信號線設置包括低通濾波器的加法放大器20。因此，電流信號從電流傳感器10流出并且與可由微控制器80輸出的測試信號90一起流到加法放大器20。
盡管本發(fā)明的實施例公開具有雙金屬作為示例電流傳感器10，將認識到本發(fā)明的范圍不被這樣限制并且還涵蓋其他適合本文公開的目的的電阻元件，例如黃銅、青銅、銅合金、鋼、不銹鋼、鉻鎳鐵合金鋼和/或碳鋼合金。
該信號線耦合于第一電弧探測單元30(例如串聯(lián)電弧探測單元30等)、電流測量單元50(例如均方根電流測量單元、p-p電流測量單元、霍耳效應電流傳感器或任何其他適合的器件等)和可選地第二電弧探測單元40(例如并聯(lián)電弧探測單元40等)。配置第一電弧探測單元30以向微控制器80輸出二次信號用于探測感測負載電流中的電弧放電狀態(tài)(例如，串聯(lián)電弧)。類似地配置第二電弧探測單元40以向微控制器80輸出另外的二次信號用于探測感測負載電流中的電弧放電狀態(tài)(例如，并聯(lián)電弧)。配置電流測量單元50以探測感測負載電流中的電流并且向微控制器80輸出再另一個二次信號，其基于探測的電流，用于執(zhí)行例如電流依賴偏置計算、RMS電流測量和電弧探測取樣定時等。
在本上下文中，串聯(lián)和并聯(lián)電弧指例如空氣等正常不導電介質的電擊穿，其產(chǎn)生由流過正常不導電介質的電流引起的例如火花等的發(fā)光放電。在例如電流輸送線斷裂的情況下，串聯(lián)電弧與負載電流串聯(lián)發(fā)生。如此，串聯(lián)電弧電流可以不高于負載電流。相反地，并聯(lián)電弧在帶相反電荷的導體(例如電路和接地元件等)之間發(fā)生，并且可能特征在于高電流尖峰和幾乎沒有或沒有負載阻抗。
第一電弧探測單元30以300kHz的取樣率工作并且從電流信號中過濾除那些具有大約1kHz-250kHz的頻率的信號以外的所有信號。為此，第一電弧探測單元30包括與加法放大器20的低通濾波器聯(lián)合工作的高通濾波器31。其中，采用第二電弧探測單元40，該第二電弧探測單元40以10kHz的取樣率工作并且從電流信號中過濾除那些具有大約150kHz-900kHz的頻率的子信號以外的所有信號。為此，第二電弧探測單元40包括低通濾波器41和高通濾波器42。電流測量單元50以10kHz的取樣率工作并且包括低通濾波器51。
配置微控制器80以至少分解從第一電弧探測單元30接收的二次信號。該分解通過例如母小波等的離散小波變換DWT完成，該離散小波變換從外部計算和至少部分地從包含在從電流測量單元50接收的信號內(nèi)的信息獲得。
分解的結果是進一步過濾從第一電弧探測單元30接收的二次信號為第一和第二頻率分量，其中在本發(fā)明的實施例中第一頻率高于第二頻率。即，二次信號分解為包括具有大約75-250kHz的頻率的其那些部分的第一或高頻分量(由此獲得第一系數(shù)(下文中稱為“精細系數(shù)”))，和包括具有大約1-75kHz的頻率的其那些部分的第二或低頻分量(由此獲得第一和第二組第二系數(shù)(下文中稱為“近似系數(shù)”))。
這里，參照圖2，注意分解二次信號為低頻分量信號，產(chǎn)生其更加明顯的“肩”部。如此，相對容易捕獲特征在于電弧放電狀態(tài)的高對低信號內(nèi)容。這在作為二次信號的“電弧消滅”狀態(tài)的反映的第一窗口和作為二次信號的“肩”部的反映的第二窗口中描繪。這里，第一和第二窗口的尺寸和位置通過最佳化計算得出。另外注意因為信號內(nèi)容趨向隨電流增加而移動，二次信號的第二頻率分量的有用性隨感測負載的電流增加而減小。
如下文參照圖4和5論述的，一旦獲得精細和近似系數(shù)，微控制器80計算精細系數(shù)絕對值的總和(SumCD)、該總和的電流依賴偏置(SumCD_offset)(其取決于由電流測量單元50探測的感測負載的電流)，和第一和第二近似系數(shù)絕對值總和之比(Ratio)。第一近似系數(shù)絕對值總和由第一組近似系數(shù)(從圖2的第一窗口獲得)計算，并且第二近似系數(shù)絕對值總和由第二組近似系數(shù)(從圖2的第二窗口獲得)計算。
如在圖1中示出的，當SumCD減去SumCD_offset再與Ratio的乘積(Product)指示，在給定時間段期間預定數(shù)次數(shù)，滿足跳閘信號ST生成的一個或多個閾值條件時，微控制器80生成跳閘信號ST。這里，示范性的閾值條件可指信號測量，其指示在感測負載中的電弧放電狀態(tài)發(fā)生。
詳細地，在感測的負載的電流低于15安培的情況下并且如果Product具有大于300的值，則指示跳閘信號ST生成的一個或多個閾值條件被滿足。這里，SumCD由高頻分量信號計算，SumCD_offset由RMS電流乘以20計算并且Ratio由低頻分量信號計算。如果SumCD小于SumCD減去SumCD_offset，則Product計算為具有零值并且確定不滿足跳閘信號ST生成的一個或多個閾值條件。然而，如果SumCD大于SumCD減去SumCD_offset，則Product計算為等于SumCD減去SumCD_offset再與Ratio的乘積并且如果Product具有大于300的值則確定滿足跳閘信號ST生成的一個或多個閾值條件。
在電流大于15安培的情況下，如上文提及，因為信號內(nèi)容趨向隨電流增加而移動，低頻分量的有用性減小，那么僅使用SumCD值確定是否滿足跳閘信號ST生成的一個或多個閾值條件。即，對于15和22.5安培之間的電流，如果SumCD具有大于300的值則滿足跳閘信號ST生成的一個或多個閾值條件。類似地，對于超過22.5安培的電流，如果SumCD具有大于400的值則滿足跳閘信號ST生成的一個或多個閾值條件。
根據(jù)電流調節(jié)，在下列表1中給出必需的跳閘時間 表1

為了滿足這些跳閘時間，要求在分配的跳閘時間中至少40％的循環(huán)滿足上文論述的條件。例如，在5安培時，在1秒中發(fā)生60個線循環(huán)并且60乘以0.4等于24個線循環(huán)。因此，當60中的24或更多個線循環(huán)滿足跳閘條件時，微控制器80將生成跳閘信號ST。
盡管公開了其中給定的電流負載(在其處采用第一或第一和第二系數(shù))大小是15安培的本發(fā)明的實施例，要理解其他的大小可用作給定的電流負載。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，每個DWT是在它存在期間積分為零的有限長度的短波。離散小波精細和近似系數(shù)由每個DWT獲得如下
其中x[n]＝輸入信號，g[n]＝來自母小波的高通數(shù)字濾波器，和h[n]＝來自母小波的低通數(shù)字濾波器。
使用DWT獲得離散小波精細和近似系數(shù)與例如傅里葉變換(FT)和快速傅里葉變換(FFT)等其他分析工具相比在電流信號分析中提供若干優(yōu)勢。例如，DWT提供母小波和電流信號之間的相關性的測量。另外，DWT可以告知關于特定頻率發(fā)生的哪個時間更容易計算并且通過還允許在零交叉時刻搜索特定的頻率/模式而允許探測消滅/再觸發(fā)事件(其是并聯(lián)和串聯(lián)電弧所獨有的特征)。
因此，當微控制器80應用DWT到電弧探測工作時，微控制器80可按如下工作識別可以與電弧放電關聯(lián)的樣式或標記、選擇與該樣式或標記相對緊密相關的預定母小波、選擇提供優(yōu)化信噪比的頻率范圍以分析電弧放電、選擇一部分波形作為焦點區(qū)域以及選擇對應于選擇的波形部分所要求的窗口尺寸。
考慮到這一點，已經(jīng)看出在頻率范圍設置在93kHz或更多，取樣頻率設置在300kHz并且沒有應用圖形保真濾波器的情況下，“Daubechies10”或“db10”母小波非常適合于電弧探測。因為還看出電弧放電的指示符位于電流信號的零交叉點，該零交叉點確定何時觸發(fā)取樣。因此，300kHz的取樣頻率的窗口尺寸設置為25.3度使得電弧的再觸發(fā)或消滅事件中的至少一個將被捕捉在窗口內(nèi)。
仍然參照圖1，該裝置可進一步包括耦合于微控制器80的環(huán)境溫度傳感器60。該環(huán)境溫度傳感器60測量至少電流傳感器10的環(huán)境溫度并且輸出該測量到微控制器80。微控制器80然后確定在上文提及的計算中是否補償電流傳感器10的任何溫度變化。
另外，該裝置可進一步包括按鍵式測試開關70，其包括串聯(lián)電弧測試配置71和并聯(lián)電弧測試配置72。按鍵式測試開關70耦合于微控制器80并且允許操作者在安裝時根據(jù)局部和非局部調節(jié)測試該裝置。
該微控制器80可進一步配置成在信號分解之前將死區(qū)引入信號。這里，任何在該死區(qū)中取樣的二次信號被置于零位，并且一旦信號在死區(qū)的外面，根據(jù)二次信號具有負值或正值而減去或加上死區(qū)值。因此，配置死區(qū)以降低微控制器80對模擬到數(shù)字(A/D)比特抖動的靈敏度。
該裝置進一步包括探測電路100，其配置成探測二次信號的零交叉事件并且命令微控制器80隨后如上文描述的來分解二次信號。在該條件下，探測電路100耦合于在其一側的中性電源并且在另一側耦合于微控制器80的輸入。
現(xiàn)在參照圖3-6，將描述執(zhí)行電弧故障電路中斷(AFCI)的方法。如在圖3中示出的，當初始化算法(操作100)(其然后連續(xù)地運行，在這期間負載電流的感測在電流傳感器10處發(fā)生)時，確定關于二次信號(其基于感測負載電流由與電流傳感器10信號通信的探測單元生成)的高頻取樣完成或未完成(操作200)。
操作200中二次信號的高頻取樣根據(jù)圖4的中斷處理算法發(fā)生。如示出的，中斷處理算法開始于在微控制器80處接收低頻中斷信號(操作201)，其基于由電流測量單元50輸出的二次信號。在這點，確定二次信號的RMS長度是否已經(jīng)取樣(操作202)，并且如果RMS長度已經(jīng)取樣，計算RMS的值(操作203)。一旦計算了RMS的值，該值用于確定在出現(xiàn)電弧放電狀態(tài)時該裝置跳閘需要多快。如果RMS長度尚沒有被取樣，接收來自探測電路100的輸入(操作204)，由此確定正零交叉是否已經(jīng)發(fā)生(操作205)。
如果正零交叉還未發(fā)生，控制返回到操作204。然而，如果正零交叉已經(jīng)發(fā)生，則設置零交叉取樣的正零交叉的延遲(操作207)。在這點，觸發(fā)操作200的高頻取樣。
返回參照圖3，如果確定二次信號的高頻取樣未完成，以低頻對二次信號取樣(操作300)，并且如果確定低頻取樣完成，計算低頻取樣信號的移動平均數(shù)(操作500)。
如果二次信號的高頻取樣完成并且如果根據(jù)探測電路100的輸出確定零交叉已經(jīng)取樣，則獨立于移動平均數(shù)計算零交叉離散小波精細和近似系數(shù)(分別是操作410和411)。相反地，如果二次信號的高頻取樣完成并且如果確定零交叉還沒有取樣，則控制返回到操作200。
這里，參照圖5，在操作410中采用圖示的離散小波算法。如示出的，取樣信號初始定義為具有OuterIndex(其指卷積信號的指數(shù))、SumCD(其是精細系數(shù)的總和的絕對值)和InnerIndex(其是使用的濾波器的指數(shù))的信號，其中每個設置成零。
首先，確定OuterIndex是否小于卷積信號的長度。如果OuterIndex不小于卷積信號的長度，則SumCD值歸零。相反地，如果OuterIndex小于卷積信號的長度，則這些CD(其是個體精細系數(shù))值設置成零并且JumpIndex值設置成卷積信號的值乘以二。
然后，確定InnerIndex是否小于濾波器的長度。如果InnerIndex小于濾波器的長度，則這些CD值設置成這些CD值加上信號值。這里，信號值是JumpIndex值加上InnerIndex值乘以濾波器的值。重復這個過程直到確定InnerIndex不小于濾波器的長度。在這點，這些CD值設置成這些CD的絕對值并且SumCD值設置成SumCD的絕對值加上這些CD值。
參照圖6，在操作411中采用圖示的根據(jù)另一個實施例的離散小波算法。如示出的，首先確定取樣信號的長度是否等于預定長度減去45。如果是，OuterIndex值(指卷積信號的指數(shù))、SumCA(是近似系數(shù)的總和的絕對值)和FirstWindowSum和SecondWindowSum(是第一組和第二組近似系數(shù)絕對值總和的各個值)設置成零。
在這點，確定OuterIndex值是否小于預定信號長度減去45。如果不是，則設置比值等于FirstWindowSum除以SecondWindowSum。如果OuterIndex值小于預定信號長度減去45，則CA值設置成零并且JumpIndex值設置成OuterIndex值乘以二。
然后確定InnerIndex值是否小于近似濾波器(Approximate Filter)的長度。如果是，則CA值設置成CA值加上信號值乘以近似濾波器值，其中信號值乘以JumpIndex和InnerIndex的總和，并且其中近似濾波器值乘以InnerIndex值。如果InnerIndex值不小于近似濾波器的長度，則確定OuterIndex值是否小于第一窗口的末端值。
如果OuterIndex值小于第一窗口的末端值，則FirstWindowSum值設置成加上CA絕對值的FirstWindowSum值，并且再次確定OuterIndex值是否小于預定信號長度減去45。如果OuterIndex值不小于第一窗口的末端值，則確定OuterIndex值是否小于第二窗口的末端值。這里，如果OuterIndex值不小于第二窗口的末端值，則再次確定OuterIndex值是否小于預定信號長度減去45。如果OuterIndex值小于第二窗口的末端值，則SecondWindowSum值設置成SecondWindowSum值加上CA絕對值，并且再次確定OuterIndex值是否小于預定信號長度減去45。
返回參照圖3，一旦計算了精細和近似系數(shù)，如上文論述的，則確定是否已經(jīng)滿足所有閾值標準(操作600)。如果還未滿足所有閾值標準，控制返回到操作200。然而，如果已經(jīng)滿足所有閾值標準，發(fā)出跳閘信號ST(操作700)。
本發(fā)明的實施例可以采用計算機實現(xiàn)過程和用于實施這些過程的裝置的形式體現(xiàn)。本發(fā)明還可以采用具有計算機程序代碼的計算機程序產(chǎn)品的形式體現(xiàn)，該計算機程序代碼包含指令，其體現(xiàn)在例如軟盤、CD-ROM、硬盤驅動器、USB(通用串行總線)驅動器等的有形介質或例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)或可擦編程只讀存儲器(EPROM)等的任何其他計算機可讀存儲介質中，例如其中當計算機程序代碼載入計算機并且被計算機執(zhí)行時計算機成為實施本發(fā)明的裝置。本發(fā)明還可以采用計算機程序代碼的形式體現(xiàn)，例如，不管是存儲在存儲介質中、載入計算機和/或被計算機執(zhí)行或穿過某個傳輸介質(例如，穿過電線或電纜、通過光纖或通過電磁輻射等)傳輸，其中當計算機程序代碼載入計算機并且被計算機執(zhí)行時計算機成為實施本發(fā)明的裝置。當在通用微處理器上實現(xiàn)時，計算機程序代碼段配置微處理器以創(chuàng)建特定的邏輯電路?？蓤?zhí)行指令的技術效果是接收二次信號并將其分解為第一和第二系數(shù)，并且當感測負載的電流低于預定閾值并且第一和第二系數(shù)聯(lián)合指示滿足生成跳閘信號的閾值條件時或當感測負載的電流超過預定閾值并且第一系數(shù)單獨指示滿足閾值條件時，生成用于中斷電路工作的跳閘信號。
盡管已經(jīng)參照示范性實施例描述了本公開，本領域內(nèi)那些技術人員將理解可做出各種改變并且可用等價物代替其元件而不偏離本公開的范圍。另外，可做出許多改動以使特定的情況或材料適應本公開的教導而不偏離其基本范圍。因此，意圖是本公開不限于公開的設想用于實施本公開的最佳模式的特定示范性實施例，但本公開將包括所有應落入附上的權利要求的范圍內(nèi)的實施例。
部件列表
權利要求
1.一種用于便于在電路中中斷電流的裝置，所述裝置包括
電流傳感器(10)，其設置在所述電路中為電負載服務，所述電流傳感器(10)可產(chǎn)生代表通過其中的負載電流的輸出信號；
探測單元(30)，其與所述電流傳感器(10)信號通信使得由所述電流傳感器(10)產(chǎn)生的所述輸出信號被所述探測單元(30)接收，所述探測單元(30)配置并且設置成基于所述輸出信號輸出二次信號；以及
微控制器(80)，其耦合于所述探測單元(30)且可響應于計算機可執(zhí)行指令，當所述計算機可執(zhí)行指令被所述微控制器(80)執(zhí)行時，所述指令使所述微控制器(80)接收所述二次信號并且將其分解為精細和近似系數(shù)，以及當所感測負載的電流超過預定閾值并且所述精細和近似系數(shù)聯(lián)合指示滿足生成跳閘信號的閾值條件時生成用于中斷所述電路工作的跳閘信號。
2.如權利要求1所述的裝置，還包括電流測量單元(50)，其配置成向所述微控制器(80)輸出測量信號，所述測量信號涉及所述輸出信號的定時并且其被所述微控制器(80)采用以確定是否指示所述閾值條件被滿足。
3.如權利要求1所述的裝置，還包括耦合于所述微控制器(80)的環(huán)境溫度傳感器(60)，所述微控制器(80)通過所述環(huán)境溫度傳感器(60)確定是否補償所述電流傳感器(10)的溫度變化。
4.如權利要求1所述的裝置，還包括加法放大器(20)，其包括濾波器，其可操作地設置在所述電流傳感器(10)和所述探測單元(30)之間并且與所述微控制器(80)信號通信，其中所述加法放大器(20)的濾波器和所述探測單元(30)聯(lián)合從所述二次信號中過濾所述二次信號中具有大約1-250kHz范圍以外頻率的分量。
5.如權利要求1所述的裝置，其中所述精細系數(shù)由所述二次信號中具有大約75-250kHz范圍內(nèi)頻率的分量獲得，并且所述近似系數(shù)由所述二次信號中具有大約1-75kHz范圍內(nèi)頻率的分量獲得。
6.如權利要求1所述的裝置，其中所述微控制器(80)進一步可響應于計算機可執(zhí)行指令，當所述計算機可執(zhí)行指令被所述微控制器(80)執(zhí)行時，其使所述微控制器在所述二次信號分解之前將死區(qū)引入所述信號。
7.如權利要求1所述的裝置，還包括探測電路(100)，其設置成與所述微控制器(80)信號通信，其中所述探測電路(100)進一步配置并且設置成探測所述輸出信號的零交叉事件并且指令所述微控制器(80)隨后分解所述二次信號。
8.如權利要求1所述的裝置，其中，如果所感測負載的電流超過預定安培數(shù)，當所述精細系數(shù)指示在預定頻率在給定時間段期間滿足用于生成跳閘信號的閾值條件時所述微控制器(80)生成所述跳閘信號。
9.一種對電路執(zhí)行電弧故障電流中斷(AFCI)的計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括
在與所述電路電連通的電流傳感器(10)處感測負載電流；
在與所述電流傳感器(10)信號通信的探測單元(30)處生成反映所感測負載電流的電流的二次信號；
在耦合于所述探測單元(30)的微控制器(80)處以第一預定頻率對所述二次信號取樣；
當確定所述二次信號的所述取樣完成時并且當確定所述二次信號的零交叉已經(jīng)被取樣時，由所述二次信號的第一分量計算精細系數(shù)以及由所述二次信號的第二分量計算近似系數(shù)；
基于所述第一系數(shù)確定是否確定已經(jīng)滿足閾值標準，或基于所述精細和近似系數(shù)確定所感測負載電流是否低于預定閾值；以及如果是這樣的話，
則發(fā)出跳閘信號以中斷所述電路的工作。
10.一種對電路執(zhí)行電弧故障電流中斷(AFCI)的計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括
使用離散小波變換分別將二次信號的第一和第二部分分解為精細和近似系數(shù)，所述二次信號在探測單元(30)處基于負載電流而生成，所述負載電流由與所述探測單元(30)信號通信的電流傳感器(10)感測；
利用確定已經(jīng)零交叉取樣的所述二次信號的所述第一部分，對所述二次信號的第一和第二窗口計算所述精細系數(shù)絕對值的總和并且計算所述近似系數(shù)的絕對值以及它們總和之比；
將所述絕對值的總和與第一預定閾值比較，或者如果所感測負載的電流低于預先選擇的大小，則將所述絕對值的總和與總和之比的乘積與第二預定閾值比較；以及
如果所述比較的結果指示在給定的時間段期間采用預定頻率超過了所述第一和第二預定閾值中對應的一個閾值，則發(fā)出跳閘信號以中斷所述電路的工作。
全文摘要
提供用于便于在電路中中斷電流的裝置，并且該裝置包括在該電路中為電負載服務的電流傳感器(10)(該電流傳感器(10)產(chǎn)生代表通過其中的負載電流的輸出信號)、與該電流傳感器(10)信號通信的探測單元(30)，使得輸出信號被該探測單元(30)接收，配置并且設置該探測單元(30)以基于該輸出信號輸出二次信號，和微控制器(80)，該微控制器(80)接收并且分解二次信號為精細和近似系數(shù)，并且當感測負載的電流超過預定閾值并且精細和近似系數(shù)聯(lián)合指示滿足生成跳閘信號的閾值條件時生成用于中斷電路工作的跳閘信號。
文檔編號G01R19/165GK101764387SQ20091021517
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2008年12月22日
發(fā)明者S·J·霍爾, J·K·霍克, K·V·格里戈瑞安, S·錢加利 申請人:通用電氣公司