[发明专利]用于探测电弧的电路装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于根据权利要求1的前序部分探测电弧的电路装置。此外，本发明涉及一种用于根据权利要求9的前序部分探测电弧的方法。 

背景技术

电弧是可例如在交流电网中的彼此具有足够高电势差的电缆或导线之间产生的气体放电。电弧可例如通过电缆或线路的受损绝缘而产生。由于电弧产生热负荷，该热负荷可破坏电缆或线路或者在最糟糕的情况下可导致火灾。 

一方面，电弧可与耗电器串联出现。在这种情况下，电弧电流总是小于负载电流，电弧电流的幅度在这种情况下为几个安培。另一方面，电弧也可在相与零线之间出现，其中在这种情况下电弧电流的幅度可为几百安培。为了降低由于电弧而可能出现的危险，必须首先对电弧进行可靠地探测，从而在出现电弧时可触发相应的保护开关。 

从DE 20 2004 020 402 U1中可以作为公知获悉一种用于识别干扰电弧的装置。该装置尤其是用于识别汽车电网电缆的干扰电弧，其中借助于控制模块——在该控制模块中保存有不同算法——做出关于触发保护开关的决定。 

这种用于识别干扰电弧的装置的缺点是观察到如下情况，即在该装置的情况下借助于复杂算法来识别或探测电弧。此外，该装置限于最大100A的电流强度。在家用布线系统中对于电弧通常出现的电流强度可以为1安培直至500A。 

发明内容

本发明的任务因此是，提出用于探测开头所述类型电弧的电路装置以及方法，借助于该电路装置和该方法可以特别简单地和以高准确性在整个测量范围上探测电弧。 

该任务根据本发明通过具有权利要求1的特征的电路装置以及通过具有权利要求9的特征的用于探测电弧的方法来解决。本发明的有利构型与适宜的和不平凡的扩展在从属权利要求中说明。 

为了提出开头所述类型的电路装置和方法——借助于该电路装置和方法可以特别简单和以高测量准确性探测第一电流回路中的电弧，根据本发明设置，所述电路布置包括能与第一电流回路耦合的第二电流回路，使得通过电弧能在第二电流回路中产生信号。第二电流回路包括第一放大器和至少一个第二放大器，其中所述第一放大器具有第一放大因子，并且所述第二放大器具有相对于第一放大因子较高的第二放大因子并且并行于第一放大器布置，使得所述信号能借助于所述第一和第二放大器放大。此外，所述第二电流回路包括分析单元，用于对第一放大器的第一输出信号和第二放大器的第二输出信号进行分析，其中在超过所述第二输出信号的电流强度的上限值时，由所述分析单元分析所述第一输出信号以探测电弧。换句话说设置了，通过电弧在第二电流回路中产生的信号由于相应的放大器划分到至少两个测量范围中。因此通过简单的方式实现在整个测量范围上的高的测量准确性并且可以可靠地探测到电弧。 

在此在本发明进一步有利的构型中设置，能借助于所述分析单元通过所述第一输出信号和/或所述第二输出信号的电流强度的时间变化过程来证实电弧。由于电弧而产生电流强度的例如与交流电流信号的正弦形变化过程明显不同的典型时间变化过程。在电弧点燃之前，首先电压升高。在该时间期间没有电流流动并且因此电流强度的幅度为零。在电弧点燃之后，电流强度陡峭地升高。所述电流强度的时间变化过程中的典型特征同样可以在电弧熄灭时识别到。因此例如可以一方面使用其间电流在过零点之后或之前具有零值的时间来探测电弧。另一方面，可以分析所述电流强度的时间变化过程的边缘斜率。为了保证对电弧的可靠探测，必须一方面确保高的准确性并且另一方面确保高的时间分辨率。 

此外设置了，在超过第一输出信号的电流强度的下限值时，由分析单元对第二输出信号进行分析以探测电弧。由相对于第二放大器具有更低放大因子的第一放大器在其输出端处产生第一输出信号。如果在第一输出信号的情况下低于下限值，则对于可靠地探测电弧需要更高的测量准确性。由于低于极限值，对相对于第一放大器具有更高放大的第二放大器的第二输出信号进行分析。因此可以用高准确性来探测电弧的信号。 

同样可以设置，所述电路装置具有多于两个放大器。在该情况下可能提供多个测量范围，并且因此可能在必要时更可靠和更准确地进行对电弧的探测。