[发明专利]使用单电流传感器和宽带模拟前端的电弧故障检测

权利要求书

1.一种电弧故障检测装备，包括：

单宽带电流上升时间传感器电路，其具有足够数量的次级绕组以放大宽带高频信号；

带通滤波器电路，其连接到所述单宽带电流上升时间传感器电路，并且被配置为传递所述宽带高频信号；

有源积分器电路，其连接到所述单宽带电流上升时间传感器电路，并且被配置为放大低频信号，所述有源积分器电路中具有电荷存储元件；以及

控制器，其连接到所述有源积分器电路的电荷存储元件，所述控制器被编程为在所述控制器起动时的充电间隔内向所述电荷存储元件提供充电电流；

其中，所述控制器还连接到所述带通滤波器电路和所述有源积分器电路，并且还被编程为基于来自所述带通滤波器电路或所述有源积分器电路的输出信号来检测电弧故障。

2.根据权利要求1所述的电弧故障检测设备，其中，所述宽带高频信号具有在大约10MHz和大约20MHz之间的频率，并且所述低频信号具有在大约1Hz和大约10KHz之间的频率。

3.根据权利要求1所述的电弧故障检测设备，其中，所述控制器通过所述控制器的三态输出连接到所述电荷存储元件，所述三态输出除了在所述控制器起动时的充电间隔期间都处于高阻抗状态。

4.根据权利要求1所述的电弧故障检测设备，其中，所述充电间隔是预定的固定时间量。

5.根据权利要求1所述的电弧故障检测设备，其中，所述充电间隔由所述控制器根据所述有源积分器电路相对于参考电压的输出来确定。

6.根据权利要求1所述的电弧故障检测装备，其中，所述单宽带电流上升时间传感器电路是Rogowski传感器和具有少于30匝次级绕组的紧凑型铁氧体磁芯传感器中的一种。

7.根据权利要求1所述的电弧故障检测装备，其中，所述有源积分器电路具有低频增益，所述低频增益与同所述电荷存储元件并联时看见的电阻和同所述电荷存储元件串联时看见的阻抗成比例。

8.根据权利要求1所述的电弧故障检测装备，其中，所述带通滤波器是T型带通滤波器。

9.根据权利要求1所述的电弧故障检测设备，还包括连接到所述单宽带电流上升时间传感器电路的至少一个带通滤波器电路，每个带通滤波器电路被配置为将所述宽带高频信号传递到所述控制器。

10.根据权利要求9所述的电弧故障检测设备，还包括连接在所述至少一个带通滤波器电路的每一个和所述控制器之间的高频信号解调和压缩电路。

11.根据权利要求10所述的电弧故障检测设备，其中，所述高频信号解调和压缩电路包括解调对数放大器。

12.一种具有根据权利要求1所述的电弧故障检测设备的断路器，所述断路器还包括连接到控制器的跳闸机构，使得来自控制器的跳闸信号致动所述跳闸机构。

13.一种用于检测断路器中的电弧故障的方法，包括：

从单宽带电流上升时间传感器电路接收宽带高频信号；

与所述宽带频率信号并行地从所述单宽带电流上升时间传感器电路接收低频信号；

基于所述宽带频率信号或所述低频信号来检测电弧故障；以及

在检测到电弧故障时，使断路器跳闸。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述低频信号是通过有源积分器电路接收的，所述方法还包括在所述断路器起动时的充电间隔内对所述有源积分器电路的电荷存储元件进行充电。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述充电间隔是预定的固定时间量。