用于电力电路的电弧闪络系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102842882 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 2 8 8 2 A *CN102842882A* (21)申请号 201210268829.0 (22)申请日 2012.06.20 13/164,288 2011.06.20 US H02H 3/00(2006.01) H02H 3/08(2006.01) (71)申请人伊顿公司 地址美国俄亥俄州 (72)发明人 JL拉格雷 JC施洛特尔 RT弗林 (74)专利代理机构北京市中咨律师事务所 11247 代理人郭晓华 杨晓光 (54) 发明名称 用于电力电路的电弧闪络系统 (。

2、57) 摘要 本发明涉及用于电力电路的电弧闪络系统。 电弧闪络系统(2)包括具有可分离触头(12)的 电路断路器(6)，操作机构(14)，包括感测在电 力电路(4)中流动的电流(20)的传感器(18)的 跳闸单元(16)，响应于感测电流(21)或者第一 信号(24)同所述操作机构配合来跳闸断开所述 触头的跳闸电路(22)，输出感测电流的通信接 口(26)，包含处理器(30)的接口电路(28)，处理 器具有第一信号的第一输出(32)、输入第二信号 (34)的输入(33)和输出第三信号(38)的第二输 出(36)，以及，通信接口(40)，其同该处理器配合 运行来确定(138，144，146，148。

3、，150，152)和向跳 闸单元通信接口传送(158)跳闸信息(123)产生， 输入感测电流，并将感测电流传送到处理器。光传 感器(8)感测来自于同电力电路相关联的电弧闪 络(42)的光并输出第二信号。短路装置(10)响 应于第三信号将该电路短路。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 9 页 附图 4 页 1/3页 2 1.一种用于电力电路(4)的电弧闪络系统(2)，所述系统包括： 电路断路器(6)，包括： 可分离触头(12)， 被构造为断开以及闭合所述可分离触。

4、头的操作机构(14)， 跳闸单元(16)，其包括：被构造为感测在所述电力电路中流动的电流(20)的电流传感 器(18)；跳闸电路(22)，其响应于所述感测电流(21)或者第一信号(24)与所述操作机构 协作来跳闸断开所述可分离触头；被构造为输出所述感测电流的通信接口(26)，以及 接口电路(28)，其包括： 处理器(30)，其包括向所述跳闸电路输出所述第一信号的第一输出(32)、输入第二信 号(34)的输入(33)、输出第三信号(38)的第二输出(36)，以及 通信接口(40)，其与所述处理器协作并被构造为与所述跳闸单元的通信接口通信，输 入所述感测电流，并将感测电流传送至所述处理器， 其中，。

5、所述接口电路的处理器被构造为确定(138，144，146，148，150，152)以及从所述 接口电路的通信接口向所述跳闸单元的通信接口输出(158)跳闸信息(123)的产生； 被构造为感测来自于与所述电力电路可操作地关联的电弧闪络(42)的光并输出第二 信号的光传感器(8)；以及 被构造为响应于第三信号而将所述电力电路短路的短路装置(10)。 2.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述接口电路包括第一阈值(48)和第二阈值 (50)，其中，所述接口电路的处理器还被构造为确定(146)感测电流大于所述第一阈值而 小于第二阈值，并响应于此地输出第一输出的第一信号至跳闸电路，而不将第二输出的第 。

6、三信号输出到所述短路装置；其中，所述接口电路的处理器还被构造为确定(150)感测电 流大于第二阈值，并响应于此输出地第一输出的第一信号到跳闸电路并且输出第二输出的 第三信号到所述短路装置。 3.如权利要求2所述的系统(2)，其中，所述接口电路的处理器还被构造(144)为在感 测电流小于第一阈值且小于第二阈值的情况下不响应于感测电流采取进一步的动作。 4.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述接口电路的处理器的输入为第一输入 (33)；其中，所述接口电路还包括第二输入(74)，其被构造为启用所述接口电路；且其中， 所述接口电路的处理器被构造(132)为在所述第二输入没有启用所述接口电路的情况下。

7、 不响应于感测电流采取动作。 5.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述跳闸单元的通信接口是双向串行接口 (26)；其中，所述接口电路的通信接口是双向串行接口(40)；且其中，经由双向串行接口传 送(116，140，122，158)的信息包括感测电流、跳闸信息(123)的产生和所述接口电路的处 理器是否响应于感测电流而将第一输出的第一信号致动到跳闸电路。 6.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述跳闸单元还包含具有跳闸输出(84)的电 源；其中，所述接口电路还包括具有复数个输入以及第三输出(82)的或门(97)；其中，所述 复数个输入中的一个为所述电源的跳闸输出；其中，所述复数个输入中的另。

8、一个为所述接 口电路的处理器的第一输出；且其中，所述或门的输出为到跳闸电路的输出。 7.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述短路装置包括电子设备(44)和响应于所 述电子设备的短路开关(46)；且其中，所述电子设备被构造为输入来自于所述接口电路的 权 利 要 求 书CN 102842882 A 2/3页 3 处理器的第三信号的第二输出并作出响应地致动(47)所述短路开关。 8.如权利要求7所述的系统(2)，其中，所述电子设备还被构造为响应于与来自所述光 传感器的第二信号组合的第三信号的第二输出来致动(47)所述短路开关。 9.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述接口电路的通信接口被构造。

9、为响应于来自 所述光传感器的第二信号传送(150)第一输入至所述跳闸单元的通信接口。 10.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述接口电路还包括显示器(156)；且其中， 所述接口电路的处理器还被构造为向所述显示器输出跳闸信息(123)的产生。 11.如权利要求2所述的系统(2)，其中，所述接口电路的通信接口被构造为输入(142) 来自所述跳闸单元的通信接口的第一阈值和第二阈值。 12.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述接口电路包括被构造为将第二信号从所 述光传感器隔离的第一光隔离器(56)以及被构造为隔离到所述短路装置的第三信号的第 二光隔离器(58)。 13.如权利要求1所述的系统。

10、(2)，其中，所述跳闸单元还包括所述接口电路。 14.如权利要求1所述的系统(2)，其中，所述接口电路的处理器还被构造为作为感测 电流和第二信号的函数地确定(138，144，146，150)跳闸信息的产生。 15.一种用于电力电路(4)的电弧闪络系统(2)，所述系统包括： 电路断路器(6)，包括： 可分离触头(12)， 被构造为断开以及闭合所述可分离触头的操作机构(14)， 跳闸单元(16)，包含：电流传感器(18)，其被构造为感测所述电力电路中流动的电流 (20)；响应于感测电流(21)或者第一信号(24)同所述操作结构配合来跳闸断开所述可分 离触头的跳闸电路(22)；被构造为输出感测电流的。

11、通信接口(26)，以及 接口电路(28)，包括： 处理器(30)，其包括向所述跳闸电路输出所述第一信号的输出(32)，输入第二信号 (34)的输入(33)，以及 通信接口(40)，其同所述处理器配合并被构造为同所述跳闸单元的通信接口通信，输 入所述感测电流，并将感测电流传送至所述处理器， 其中，所述接口电路的处理器被构造为确定(138，144，146，148，150，152)以及从所述 接口电路的通信接口向所述跳闸单元的通信接口输出(158)跳闸信息(123)的产生；以及 被构造为感测来自于与所述电力电路可操作地关联的电弧闪络(42)的光并输出第二 信号的光传感器(8)。 16.如权利要求15。

12、所述的系统(2)，其中，所述接口电路的通信接 口包含阈值(48)；且其中，所述接口电路的处理器被构造为确定(46) 感测电流大于阈值并作出响应地向跳闸电路输出第一信号的输出。 17.如权利要求16所述的系统(2)，其中，所述接口电路的处理器还被构造(144)为在 感测电流小于阈值的情况下不响应于感测电流采取进一步的动作。 18.一种用于电力电路(4)的电弧闪络系统(2)，所述系统包括： 电路断路器(6)，包括： 可分离触头(12)， 权 利 要 求 书CN 102842882 A 3/3页 4 被构造为断开以及闭合所述可分离触头的操作机构(14)， 跳闸单元(16)，其包括：被构造为感测所述电。

13、力电路中流过的电流(20)的电流传感器 (18)；响应于感测电流(21)或者第一信号(24)同所述操作结构配合来跳闸断开所述可分 离触头的跳闸电路(22)；被构造为输出感测电流的通信接口(26)，以及 接口电路(28)，其包括： 处理器(30)，其包括向所述跳闸电路输出所述第一信号的第一输出(32)，输出第二信 号(38)的第二输出(36)，以及 通信接口(40)，其同所述处理器配合并被构造为同所述跳闸单元的通信接口通信，输 入所述的感测电流，并将感测电流传送至所述处理器， 其中，所述接口电路的处理器被构造为确定(144，146，148，150，152)以及从所述接口 电路的通信接口向所述跳闸。

14、单元的通信接口输出(158)跳闸信息(123)的产生；以及 被构造为响应于第二信号而将所述电力电路短路的短路装置(10)。 19.如权利要求18所述的系统(2)，其中，所述接口电路的通信接口包括第一阈值(48) 和第二阈值(50)；其中，所述接口电路的处理器被构造为确定(146)感测电流大于第一阈 值且小于第二阈值，并作出响应地输出第一信号的第一输出至跳闸电路，而不输出第二信 号的第二输出至所述短路装置；且其中，所述接口电路的处理器还被构造为确定(150)感 测电流大于第二阈值并作出响应地输出第一信号的第一输出至跳闸电路并输出第二信号 的第二输出至所述短路装置。 20.如权利要求19所述的系统。

15、(2)，其中，所述接口电路的处理器还被构造(144)为在 感测电流小于第一阈值且小于第二阈值的情况下不响应于感测电流采取动作。 权 利 要 求 书CN 102842882 A 1/9页 5 用于电力电路的电弧闪络系统 技术领域 0001 所公开构思一般涉及电力电路，更具体地，涉及用于这种电力电路的电弧闪络 (arc flash)减少系统。 背景技术 0002 电弧闪络减少系统正在开始被广泛应用。一些系统让电路断路器的跳闸单元测量 故障电流并尽可能快地尝试跳闸断开电路断路器。虽然这样清除了故障并减少了电弧闪 络，但是其跳闸速度典型地为大约50mS的数量级。 0003 一些电弧闪络减少系统使用检测。

16、来自电弧闪络的光的设备和电路断路器上的分 流跳闸设备来打开电路断路器并清除故障。 0004 一些系统使用来自外部设备的测量到的电流和光二者来检测故障，然后，使用电 路断路器上的分流跳闸设备来跳闸断开电路断路器。 0005 一些相对来说非常昂贵的系统使用来自外部设备的测量到的电流和光二者来检 测故障，然后，启动机械结构产生跨三相母线的短路，以防止任何电流向下游流到故障区 域。然后，这种受控制的故障被用来强制实现上游的电路断路器上的保护性故障跳闸。 0006 公开号为2010/0214724的美国专利申请公开了一种设置在外壳中的电力开关， 其包括被配置为将低压开关机构与向该低压开关机构供电的电源连。

17、接以及断开的接触断 路器。触发设备被配置为在过载事件时断开该低压开关机构。第一评估设备被配置为评估 偶发的电弧过电流，第二评估设备被配置为对该偶发电弧过电流进行评估。该电力开关被 配置为由响应于该偶发的电弧过电流而由电弧监视系统所产生的过流信号所致动。该过电 流信号被连接到至少一个触发信号。第二评估设备的阈值较第一评估设备的阈值要高。该 触发设备被配置为在来自电流检测设备的信号高于第二评估设备的阈值时经由关断脉冲 而被致动。 0007 电弧闪络减少系统存在改进的空间。 发明内容 0008 这些需求和其它要求通过本文公开的实施例来满足，实施例提供了跳闸单元的接 口电路，其输入来自跳闸单元的感测电。

18、流，并输入来自光传感器其被构造为感测来自 于与电力电路可操作地关联的电弧闪络的光的信号，和/或输出信号至短路装置，短路 装置被构造为对电力电路进行短路。接口电路的处理器被构造为确定和输出从接口电路的 通信接口至跳闸单元的通信接口的跳闸信息的产生(cause)。 0009 根据本文公开内容的一个方面，一种用于电力电路的电弧闪络系统包括：电路断 路器，包括：可分离触头，被构造为断开以及闭合所述可分离触头的操作机构，跳闸单元，其 包括被构造为感测在所述电力电路中流动的电流的电流传感器，跳闸电路，其响应于所述 的感测电流或者第一信号与所述操作机构配合来跳闸断开所述可分离触头，以及，被构造 为输出所述感。

19、测电流的通信接口，接口电路，其包括：处理器，该处理器包括向所述跳闸电 说 明 书CN 102842882 A 2/9页 6 路输出所述第一信号的第一输出，输入第二信号的输入，输出第三信号的第二输出，通信接 口，其同所述处理器配合并被构造为与所述跳闸单元的通信接口通信，输入所述的感测电 流，并将感测电流传送至所述处理器，其中，所述接口电路的处理器被构造为确定和输出从 所述接口电路的通信接口至所述跳闸单元的通信接口的跳闸信息的产生；被构造为感测来 自于与所述电力电路可操作地相关联的电弧闪络的光并输出第二信号的光传感器；被构造 为响应于第三信号而将所述电力电路短路的短路装置。 0010 接口电路的处。

20、理器可被构造为作为感测电流和第二信号的函数地确定跳闸信息 的产生。 0011 作为本文公开内容的另一方面，一种用于电力电路的电弧闪络系统包括：电路断 路器，其包括：可分离触头，被构造为断开以及闭合所述可分离触头的操作机构，包含电流 传感器的跳闸单元，电流传感器被构造为感测所述电力电路中流动的电流，响应于感测电 流或者第一信号与所述操作结构配合来跳闸断开所述可分离触头的跳闸电路，被构造为输 出感测电流的通信接口，以及，接口电路，包括：处理器，其包括向所述跳闸电路输出所述第 一信号的输出，输入第二信号的输入，通信接口，其与所述处理器配合并被构造为与所述跳 闸单元的通信接口通信，输入所述的感测电流，。

21、并将感测电流传送至所述处理器，其中，所 述接口电路的处理器被构造为确定和输出从所述接口电路的通信接口至所述跳闸单元的 通信接口的跳闸信息的产生；被构造为感测来自于与所述电力电路可操作地相关联的电弧 闪络的光并输出第二信号的光传感器。 0012 作为本文公开内容的另一方面，一种用于电力电路的电弧闪络系统包括：电路断 路器，包括：可分离触头，被构造为断开以及闭合所述可分离触头的操作机构，跳闸单元，其 包括被构造为感测所述电力电路中流过的电流的电流传感器，响应于感测电流或者第一信 号与所述操作结构配合来跳闸断开所述可分离触头的跳闸电路，被构造为输出感测电流的 通信接口，接口电路，其包括：处理器，其包。

22、括向所述跳闸电路输出所述第一信号的第一输 出，输出第二信号的第二输出，通信接口，其与所述处理器配合并被构造为与所述跳闸单元 的通信接口通信，输入所述的感测电流，并将感测电流传送至所述处理器，其中，所述接口 电路的处理器被构造为确定和输出从所述接口电路的通信接口至所述跳闸单元的通信接 口的跳闸信息的产生；以及，被构造为响应于第二信号而将所述电力电路短路的短路装置。 附图说明 0013 从下面的优选实施例的说明并结合阅读附图，可得到对本文公开内容的全面理 解，其中： 0014 图1为根据本文公开内容的实施例的电弧闪络系统的方块图； 0015 图2为图1中的接口电路的原理方块图； 0016 图3为图。

23、1中的跳闸单元的处理器的流程图； 0017 图4为图1中的接口电路的处理器的程序流程图。 具体实施方式 0018 正如本文所采用的，术语“数个”的含义应为1个或者大于1的整数个(也就是复 数个)。 说 明 书CN 102842882 A 3/9页 7 0019 正如本文所采用的，术语“处理器”的含义应为能够存储、检索和处理数据的可编 程模拟和/或数字设备、计算机、工作站、个人电脑、微处理器、微控制器、微型计算机、中央 处理单元、大型计算机、微小计算机、服务器、网络处理器、可编程逻辑设备(PLD)、多个逻辑 门的组合、或者任何合适的处理设备或者装置。 0020 正如本文所采用的，两个或者更多部件。

24、“连接”或者“耦合”在一起的表述应理解为 这些部件被直接地接合在一起或者通过一个或者更多的中间部件被连接在一起。而且，正 如本文所采用的，两个或者更多部件被“附着”的含义应为这些部件直接地被接合在一起。 0021 结合三相电路断路器来讨论本文公开的内容，但是，本文公开的内容可应用于电 路断路器和具有任何数量的相的电力电路。 0022 参照附图1，电弧闪络系统2用于电力电路4。系统2包括电路断路器6、光传感 器8和短路装置10。电路断路器6包括：可分离触头12；被构造为断开以及闭合可分离触 头12的操作机构14；跳闸单元16，其包括被构造为感测电力电路4中的电流20的电流传 感器18、响应于感测。

25、电流21或者第一信号24与操作机构14协同配合来跳闸断开可分离触 头12的跳闸电路22、被构造为输出感测电流21的通信接口26；接口电路28，其包含处理 器30和通信接口40，处理器30具有输出第一信号24到跳闸电路22的第一输出32、输入 第二信号34的输入33、输出第三信号38的第二输出36，通信接口40与处理器30配合并 被构造为与跳闸单元16的通信接口26通信、输入感测电流21并将感测电流21传送给处 理器30。 0023 光传感器8(仅仅示出了一个光传感器8，但是可使用多个光传感器8)被构造为 感测来自同电力电路4可操作地关联的电弧闪络42的光并输出第二信号34。短路装置10 被构造。

26、为响应于第三信号38将电力电路4短路。在使用短路装置10和光传感器8的示例 性结构中，系统2在相对高的电流(例如，大于第二阈值50)下对短路开关46(例如，图示 为短路棒)和电路断路器6都进行跳闸，在相对低的电流(例如，大于第一阈值48而小于 第二阈值50)下只对电路断路器6进行跳闸。 0024 示例性的短路装置10包括电子器件，例如示例性的智能保护继电器44和响应于 智能保护继电器44的短路开关46，其输入来自接口电路处理器30的从第二输出36输出的 第三信号38，并作出响应地使用点火(firing)信号47来致动短路开关46。示例性的短路 开关46将示例性的三相电力电路4短接到地，但是，可。

27、采用用于具有任意数量的相的电力 电路的多种短路开关。视情况可选地，智能保护继电器44可响应于与来自光传感器8的有 效的第二信号34组合的从第二输出36输出的第三信号38来致动短路开关46。 0025 接口电路28的通信接口40被构造为响应于来自光传感器8的第二信号34将输 入到输入33的第二信号34传送到跳闸单元通信接口26。 0026 在图1的示例中，跳闸单元16包括接口电路28并能视情况可选地配置和/或控 制接口电路28，但是，接口电路28可为电路断路器6的一部分，或者可为跳闸单元16和电 路断路器6外部的设备，。 0027 短路开关46是视情况可选的。在没有短路开关46的结构中，具有光传。

28、感器8，如 果电弧闪络光被光传感器8检测到，并且感测电流21大于第一阈值48(阈值1)或者大于 第二阈值50(阈值2)，接口电路28导致电路断路器6的跳闸。 0028 光传感器8是视情况可选的。在没有光传感器8的结构中，具有短路开关46。如 说 明 书CN 102842882 A 4/9页 8 果感测电流21大于第一阈值48(阈值1)，接口电路28导致电路断路器6的跳闸，或者，如 果感测电流21大于较第一阈值48大的第二阈值50(阈值2)，接口电路28导致电路断路器 6的跳闸，并致动短路开关46。 0029 在如图1所示的同时具有短路开关46和光传感器8的配置中，接口电路28同时 使用来自光传。

29、感器8的电弧闪络光信号34和来自跳闸单元16的感测电流21二者来确认 电弧闪络事件正在发生。该逻辑由接口电路处理器30来提供。电弧闪络检测被接口电路 通信接口40和跳闸单元通信接口26传送到跳闸单元16，仅仅出于传送或报告信息的目的。 0030 在示例性的电弧闪络系统2中，接口电路28是跳闸单元16的一部分，其包括用来 跳闸断开电路断路器6的跳闸电路22。示例性的跳闸电路22可包括跳闸致动器23、通量 转移分流跳闸(flux transfer shunt trip)(FTST)(未示出)或者另一适当的跳闸机构 (未示出)。跳闸电路22包括或电路52，其允许示例性的跳闸单元处理器112或者接口电。

30、 路28和信号24来导致电路断路器6的跳闸。 0031 正如之前的技术那样，在相对较高的电流的情况下跳闸单元16使用信号25来跳 闸电路断路器6，尽管具有对应的延时。接口电路28允许电路断路器6被设定为用于在相 对较高的电流阈值54下的正常保护，阈值54大于第二阈值50。然而，如果感测电流21小 于相对较高的电流阈值54而大于第一阈值48，以及如果光传感器信号34显示发生了电弧 闪络42，那么，希望电路断路器6进行相对较快的跳闸，而没有时间延迟。而且，如果感测电 流21相对较高(大于第二阈值50)以及如果光传感器信号34显示发生了电弧闪络42，那 么，希望电路断路器6没有延时地相对较快地跳闸，。

31、并且短路开关46被信号38致动以消除 电弧闪络事件。例如，电弧闪络事件可能起因于相对较高的电阻、使得存在光但不存在超过 相对较高的电流阈值54的相对较高的电流。组合感测电流21和电弧闪络光特征降低了有 害(nuisance)跳闸发生概率，比仅仅依靠电流检测和光检测中的一个要更好。 0032 如图2所示，接口电路28包括被配置为隔离来自光传感器8(图1)的第二信号 34(ARCON_L)的第一光隔离器56和被构造为隔离到智能保护继电器44(图1)的第三信号 38(ARCON_I)的第二光隔离器58。信号34，38以公共点60(ARCON_CMN)为基准，公共点60 同跳闸单元16(图1)和接口电。

32、路28的接地62(GND)由光隔离器56，58实现隔离。第一光 隔离器56的输出64(ARCON_L_NRX)被传送给处理器30的输入66(ARCONI)。处理器30的 输出68(ARCONO)被传送给第二光隔离器58的输入70(ARCON_I_NRX)。 0033 接口电路处理器30由合适的电压(V3P3D)72(例如，但不限于，3.3VDC)和来自跳 闸单元16的接地62(GND)提供电源。 0034 信号74(ARCON_CS/)为低有效信号，其启用接口电路28。信号74可来自于任何适 当的信号源(例如，但不限于，主处理器(未示出)、跳闸单元16、外部短路装置10，或者启 用外部短路装置。

33、10或者光传感器8的外部设备)，以便启用或者禁用接口电路28。例如， 响应于被禁用，接口电路处理器30不会响应于感测电流21采取任何动作。 0035 信号SDO 76(串行数据输出)被连接到跳闸单元信号MISO 77，信号SDI 78(串行 数据输入)连接到跳闸单元信号MOSI 79，信号SCK 80(串行时钟)连接到跳闸单元信号 SCK 81。信号76，78，80形成了接口电路28的通信接口40，信号77，79，81形成了跳闸单 元通信接口26，其允许跳闸单元16同处理器30通信。在该示例中，这两个通信接口26，40 为双向串行接口，但是，可采用任意适当的并行或者串行通信接口。例如，输入至处。

34、理器30 说 明 书CN 102842882 A 5/9页 9 的通信信息包括感测电流21，输入至跳闸单元16的通信信息例如包括但不限于：来自光传 感器8(图1)的第二信号34(ARCON_L)，第二信号34由第一光隔离器56的输出64(ARCON_ L_NRX)传送到处理器30的输入66(ARCONI)；感测电流21的大小是否为导致处理器30发 送信号82(TRIP)来跳闸电路断路器6的原因。 0036 信号84(DSP_TRIP)为来自对电路断路器6进行跳闸的跳闸单元电源86(图1)的 输出。或门97使得信号84或者信号96能够跳闸电路断路器6。 0037 阈值48和50分别被输入到处理器。

35、30的示例性的模拟输入88(THRESH1)和 90(THRESH2)。这些可通过跳闸单元用户接口92(图1)上的用户可编程设置来建立。或者， 阈值48，50可由跳闸单元16通过通信接口26，40传送到接口电路28。 0038 示例性的短路装置10和光传感器8可为开关设备的电弧故障保护系 统的一部分。到该系统的接口包括信号34(来自感测电弧光的光传感器8)，信号38(输入 到智能保护继电器44)和公共点60。如果信号74(ARCON_CS/)没启用接口电路28，那么信 号34被忽略。如果信号74(ARCON_CS/)启用接口电路28，而感测电流21低于阈值48，50， 那么信号34被忽略。如果。

36、接口电路28被启用并且感测电流21大于第一阈值48，那么接口 电路28输出信号82来跳闸电路断路器6。如果接口电路28被启用并且感测电流21大于 第二阈值50，那么接口电路28输出信号82来跳闸电路断路器6，并且还输出信号38来致 动短路开关46。 0039 处理器30包括向或门97提供信号96(ARCON_TRIP)的输出94(TRIP)。响应于信 号84，96中的任一个，或门97输出信号82(TRIP)(在图1中示出为信号24(TRIP)到跳闸 单元跳闸电路22。在跳闸单元16处，另一或门52输入信号24(TRIP)并输出信号100到跳 闸电路22的跳闸致动器23。 0040 图3示出了图。

37、1的跳闸单元处理器112的通信和报告程序(reporting routine)110。程序110同跳闸单元16的通信接口26和跳闸单元16的报告子系统114配 合。报告子系统114可为例如但不局限于本地显示器(未示出)或者到通信网络(未示 出)的接口。 0041 首先，在116，程序110向通信接口26输出感测电流21。下面，在118，程序110 视情况可选地输出第一和第二阈值48，50到通信接口26。或者，第一和第二阈值48，50作 为示例性的来自跳闸单元用户接口92(图1)的模拟信号被直接输出。然后，在120，信号 64(ARCON_L_NRX)从通信接口26被输入来指示是否检测到电弧闪络。

38、光。接下来，在122，跳 闸信息123的产生从通信接口26被输入以指示接口电路处理器30是否响应于处于阈值 48，50中的一个的电弧闪络光信号64和感测电流21将信号82(TRIP)致动到跳闸电路22。 然后，在124，电弧闪络光信号64被报告给报告子系统114。接着，在126，跳闸信息123的 产生被报告给报告子系统114。最后，在128，程序100退出。 0042 图4示出了图2的接口电路处理器30的程序130。首先，在132，程序130确定信 号74(ARCON_CS/)是否已经禁用接口电路28。如果是这样，那么程序130从134退出。否 则，从136继续执行，此时确定光传感器8是否不存。

39、在。如果不存在，那么程序从140继续 执行。另一方面，如果存在光传感器8，那么，在138，确定是否检测到指示电弧闪络光的信 号64(ARCON_L_NRX)。如果没有检测到，那么程序130从134退出。否则，如果检测到电弧 闪络光，那么程序从140继续执行，此处感测电流21从通信接口40输入以及间接地从跳闸 说 明 书CN 102842882 A 6/9页 10 单元通信接口26输入。接下来，在142，输入第一和第二阈值48，50。它们视情况可选地从 通信接口40输入以及从跳闸单元通信接口26间接输入。或者，第一和第二阈值48，50作 为示例性的来自跳闸单元用户接口92的模拟信号直接输入。接下。

40、来，在144，确定感测电 流21是否小于第一阈值48并且小于第二阈值50。如果是这样，那么程序130从134退出。 否则，在146，确定感测电流21是否大于第一阈值48并且小于第二阈值50(此处，如果没有 短路开关46，就不考虑第二阈值50)。如果是这样，那么在148，第一信号24被输出至跳闸 电路22，而不输出第三信号38给短路装置10。在148之后，程序继续执行到154。另一方 面，如果在146测试失败，那么，在150，确定感测电流21是否大于第一阈值48并且大于第 二阈值50(如果存在短路开关46，应用该测试)。如果是这样，那么在152，第一信号24被 输出至跳闸电路22，第三信号38被。

41、输出至短路装置10。 0043 跳闸信息的产生是响应于步骤138，144，146，148，150和152来确定的。在148 或152之后，或者如果150，154的测试失败，跳闸信息123的产生被输出到本地显示器 156。例如，当电路断路器6跳闸时，用户想要知道其被跳闸的原因以及出于何种保护特 性。存在有多种相对较新类型的跳闸方式，举例来说，但不限于ARMS、区选择性跳闸(Zone Selective Trip)，使电流释放(Making Current Release)，长时间(Long Time)、短时间 (Short Time)、INST和接地故障(Ground Fault)。如果出现下列。

42、情况中的任一种，本文公 开的概念就传送到跳闸单元16或者在本地显示器156上显示：(1)电弧闪络光以及感测电 流21超过阈值50，或者(2)电弧闪络光以及感测电流21超过第一阈值48但未超过第二阈 值50，那样就导致跳闸动作。 0044 下面，在156，信号64(ARCON_L_NRX)通过通信接口40被输出至跳闸单元通信接口 26，以显示是否检测到电弧闪络光。 0045 然后，在158，跳闸信息123的产生通过通信接口40被输出到跳闸单元通信接口 26，以指示接口电路处理器30是否响应于处于阈值48或50之一水平的感测电流21和电 弧闪络光信号64将信号82(TRIP)致动到跳闸电路22。 。

43、0046 最后，在158之后，程序130从160退出。 0047 本文公开的内容提供了灵活的、低成本的用于电弧闪络检测和缓解设备的接口电 路28。通过消除外部电流传感器，提供了相对低成本的电弧闪络检测系统2，外部电流传感 器由电路断路器跳闸单元16的电流传感器18替代提供。 0048 尽管公开了可分离触头12，但是，也可采用适当的固态可分离触头。例如，公开的 电路断路器6包括适当的电路中断器机构，例如由操作机构14来断开以及闭合的可分离触 头12，但所公开的内容可应用于各种电路中断机构(例如，但不限于类似于FET或者IGBT 器件的固态开关；接触器触头)和/或基于固态的控制/保护设备(例如，但。

44、不限于驱动器； 软启动器；DC/DC转换器)和/或操作机构(例如，但不限于电气、机电或者机械机构)。 0049 尽管已经详细说明了本文公开的概念的具体实施例，但是，本领域技术人员应当 理解的是，根据本文公开的总体教导，可作出各种对这些具体实施例的修改和替代。因此， 所公开的特定的结构仅仅是为了示例性说明，而不是为了限制公开的内容的范围，本发明 的全部范围是由所附的权利要求及其等价内容所限定的。 0050 附图标记列表 0051 2 电弧闪络系统 说 明 书CN 102842882 A 10 7/9页 11 0052 4 电力电路 0053 6 电路断路器 0054 8 光传感器 0055 10。

45、 短路装置 0056 12 可分离触头 0057 14 操作机构 0058 16 跳闸单元 0059 18 电流传感器 0060 20 在电力电路中流动的电流 0061 21 感测电流 0062 22 跳闸电路 0063 23 跳闸致动器 0064 24 第一信号 0065 25 信号 0066 26 通信接口 0067 28 接口电路 0068 30 处理器 0069 32 第一输出 0070 33 输入 0071 34 第二信号(ARCON_L) 0072 36 第二输出 0073 38 第三信号(ARCON_I) 0074 40 通信接口 0075 42 电弧闪络 0076 44 电子设。

46、备，例如示例性的智能保护继电器 0077 46 短路开关 0078 47 点火信号 0079 48 第一阈值(THRESHOLD1) 0080 50 第二阈值(THRESHOLD2) 0081 52 或电路 0082 54 相对较高的电流阈值 0083 56 第一光隔离器 0084 58 第二光隔离器 0085 60 公共点(ARCON_CMN) 0086 62 接地(GND) 0087 64 输出(ARCON_L_NRX) 0088 66 输入(ARCONI) 0089 68 输出(ARCONO) 0090 70 输入(ARCON_I_NRX) 说 明 书CN 102842882 A 11 。

47、8/9页 12 0091 72 适当的电压(V3P3D)(例如，但不限于3.3V直流) 0092 74 信号(ARCON_CS/) 0093 76 信号SDO(串行数据输出) 0094 77 跳闸单元信号MISO 0095 78 信号SDI(串行数据输入) 0096 79 跳闸单元信号MOSI 0097 80 信号SCK(串行时钟) 0098 81 跳闸单元信号SCK 0099 82 信号(TRIP) 0100 84 信号(DSP_TRIP) 0101 86 跳闸单元电源 0102 88 模拟输入(THRESH1) 0103 90 模拟输入(THRESH2) 0104 92 跳闸单元用户接口 。

48、0105 94 输出(TRIP) 0106 96 信号(ARCON_TRIP) 0107 97 或门 0108 100 信号 0109 110 通信和报告程序 0110 112 跳闸单元处理器 0111 114 报告子系统 0112 116 步骤 0113 118 步骤 0114 120 步骤 0115 122 步骤 0116 123 跳闸信息产生 0117 124 步骤 0118 126 步骤 0119 128 退出步骤 0120 130 程序 0121 132 步骤 0122 134 退出步骤 0123 136 步骤 0124 138 步骤 0125 140 步骤 0126 142 步骤 0127 144 步骤 0128 146 步骤 0129 148 步骤 说 明 书CN 102842882 A 12 9/9页 13 0130 150 步骤 0131 152 步骤 0132 154 步骤 0133 156 步骤 0134 158 步骤 0135 160 退出步骤 说 明 书CN 102842882 A 13 1/4页 14 图1 说 明 书 附 图CN 102842882 A 14 2/4页 15 图2 说 明 书 附 图CN 10284。