CN103548226A - 用于检测电路中电弧故障的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种检测电路中的电弧故障的方法，包括下述步骤。确定与在电路中流动的电流（I）相关的第一信号。第一信号被分析以确定第一信号是否指示电弧（7，8）在电路中的存在。如果第一信号指示电弧（7，8）在电路中的存在，则用于抑制电弧的器件被致动。然后，与在电路中流动的电流（I）相关的第二信号被确定和分析。如果第二信号不指示电弧（7，8）的存在，则发出电弧故障在电路中出现的信号。用于检测电弧故障的系统被设计成进行相应的方法。

Description

用于检测电路中电弧故障的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于检测电路尤其是光电系统内的电弧故障的方法。本发明还涉及电弧故障检测系统和包括相应检测系统的光电系统。

背景技术

电路，尤其是例如在光电系统或提供离网电源的系统中伴随高电压和高电流工作的DC（直流）电路，易于形成电弧。电弧可以例如在具有高电流载荷的电线在维修期间断开时或者在内连接处的触头退化的情况下发生。电弧故障，即电弧在电路中形成的其他可能途径是电线的腐蚀钎焊接头或裂开的绝缘器。电弧在光电系统中是最普遍的着火原因。这也反映在用于例如由2011年实施的美国国家电器规程（NEC）690.11规定的光电系统的电弧故障保护的要求中。

因此，可靠的电弧故障检测方法和系统至关重要。一方面，为了安全原因，电弧故障的存在必须尽可能可靠的进行检测。另一方面，尤其是如果电弧故障的错误检测可能导致光学系统在没有自动重新启动光学系统的选择的情况下关闭时，假定的电弧故障的错误指示的可能性应尽可能地低，例如在前面提及的NEC690.11规程中规定的。

电弧通常发射RF（射频）频率范围中的宽带AC（交流）信号。基于检测电路中的相符射频信号的电弧故障的检测系统被良好地建立并且例如在文献WO 95/25374中公开。经由RF频率范围中的电流信号与电弧故障检测相关的问题是干扰RF信号可能存在于电路中，被误认为和错误地确定为电弧故障，这通常导致错误报警情况。干扰信号的可能源为例如RF射频发射器、通过的电气列车或有轨电车、带有不充分电磁护罩或干扰抑制的电气或电子装置或相邻电力系统中的电弧。在下面，除了在相应电力系统中的电弧故障以外的所有可能RF源在下文中称作“干扰发射器”。

为了提高检测可靠性，文献US 7,633,727B2公开了一种电弧故障检测系统，该系统包括在不同频率下操作的两个窄带带通滤波器。电弧故障被确定为仅仅在射频信号在两个带通滤波器的频率带上观察时存在。然而，在干扰信号示出频谱与电弧的典型频谱宽度相同的情况下，该干扰信号不能与由电弧故障引起的信号区别开。

因此，期望的是形成用于检测电路中电弧故障的稳固和可靠的方法和系统。还期望的是描述具有相应检测系统的光电系统。

发明内容

根据本发明的第一方面，检测电路中电弧故障的方法包括下面步骤：确定与电路中流动的电流相关的第一信号。第一信号被分析以确定第一信号是否指示电路中存在电弧故障。在第一信号指示电路中存在电弧故障的情况下，用于抑制电弧的器件被致动。然后，与电路中流动的电流相关的第二信号被确定和分析。如果第二信号不指示电弧的存在，则发出电路中出现电弧故障的信号。

测试是否致动用于抑制电弧的器件的这种方式影响指示电弧故障存在的信号。仅仅在该测试的输出为正时，被观察的信号很可能来源于电弧并发出电弧故障信号。假设来源于干扰发射器的信号不受用于抑制电弧的器件的影响，测试的负结果指示除了电弧以外的干扰发射器是被观察到的信号的源。因此，该方法提供了在电弧和干扰发射器之间进行区分的可能性。电弧故障被更可靠地检测并且错误报警情况可以被相应地阻止。

在方法的优选实施例中，分析第一信号和/或第二信号的步骤包括确定是否AC分量存在于信号中，并且信号中AC分量的存在被认为是电弧的存在的指示。这样，基于电路中AC信号的观察的电弧检测技术可以在本发明方法中使用。还优选的是致动用于抑制电弧的器件不排除交流可以在电路中流动。这就允许在电弧和干扰发射器之间进行区分。

在该方法的又一优选实施例中，致动用于抑制电弧的器件的步骤包括短路开关和/或断路器的操作。短路开关和断路器是用于抑制电弧的可靠和不昂贵的器件。

在该方法的又一优选实施例中，用于抑制电弧的器件在对电弧故障的出现发出信号之后被保持致动。这样，例如根据NEC690.11的安全测量被满足。

在该方法的再一优选实施例中，在第二信号仍旧指示电弧存在的情况下，分析信号的程序被优化成使得实际信号不再被认为用于电弧存在的指示。如果第二信号仍旧指示电弧的存在，则干扰发射器非常可能是被观察信号的源。然后，该知识可以被利用来使例如通过改变程序的参数而使分析信号的程序最优化，从而不再有信号被观察到，即干扰信号被抑制并且不被作为电弧故障的指示。

在该方法的又一优选实施例中，在用于抑制电弧的器件致动和停止致动之间的时间间隔比电弧故障的典型再引弧时间短。这样，电弧的进一步特性行为（即如果电弧在抑制仅仅一短的时间段时自引弧）被用来在电弧和干扰发射器之间进行进一步辨别。在这方面，还优选的是如果第二信号不指示电弧的存在，则进行下面的附加步骤：用于抑制电弧的器件被停止致动并且与电路中流动的电流相关的第三信号被确定和分析。然后，如果第三信号指示电弧的存在，则发出在电路中出现电弧故障的信号。

根据本发明的第二方面，电弧故障检测系统包括具有电弧指示器的控制单元和用于抑制电弧的器件。电弧故障检测系统被设计成执行根据第一方面的方法。产生针对第一方面进行描述的相同优点。

在电弧故障检测系统的优选实施例中，用于抑制电弧的器件包括短路开关和/或断路器。短路开关和断路器对于抑制电弧来说是牢固的和不昂贵的器件。还优选的是，电容设置成与断路器的开关路径并联。这样，AC电流信号可以通过被致动（即断开）的断路器并且可以因此被观察到。

在电弧故障检测系统的再一优选实施例中，逆变器的逆变桥用作短路开关和/或断路器。这样，短路开关和/或断路器可以在不使用附加的分离元件，例如机电开关的情况下实施。而是，优点是考虑存在的逆变器部件，即包括开关、通常为半导体开关的一个或更多个逆变桥。

在电弧故障检测系统的还一优选实施例中，拾波线圈用作连接到控制单元的电弧指示器的电流传感器。这提供了从电路获取AC信号的成本节约方式。

根据本发明的第三方面，电力系统，尤其是光电系统，包括根据本发明第二方面的电弧故障检测系统。具有针对第一方面和第二方面描述的相同优点。

在电力系统的优选实施例中，电弧故障检测系统被完全或部分地集成到电力系统的逆变器内。这样，可以设计紧凑的系统。附加地，存在于逆变器中的控制系统和/或半导体电力开关可以在电弧故障检测系统内使用，而不需要在电力系统中使用一些多于部件。

附图说明

现在将参考以下结合附图的详细说明更详细地描述本发明并将更好地理解本发明。附图中：

图1是具有电弧故障检测系统的光电系统的示意性布线图表；

图2是用于检测电路中的电弧存在的方法的一个实施例的流程图；

图3－5是与根据图2的电弧故障检测相关的不同情况下的电路中的电流对时间的示意性图表；

图6是用于检测电路中的电弧存在的方法的又一实施例的流程图；和

图7是与根据图6的电弧故障检测相关的情况下的电路中的电流对时间示意性图表。

具体实施方式

图1以示意性布线图示出了光电系统1，在下面缩写表示为PV系统1。PV系统1包括通过DC电线3、4连接到逆变器5例如DC/AC（直流/交流）转换器的光电发生器2（PV发生器2）。逆变器5连接到位于其AC侧上的电网6。

电网6可以为私人或公共电网。作为示例，电网6是三相系统并且逆变器5设计成以所有三相供给。然而，本发明可以通过利用任何数量的相例如一相或两相操作的电网和/或逆变器实现。

还作为示例，PV发生器2由单个光电池的电路符号表征。在所示的PV系统1的实现中，PV发生器2可以例如是单个光电模块（PV模块），该单个光电模块自身包括多个光电池。在另一个实施例中，PV发生器2可以包括例如串联连接并且形成所谓串的多个PV模块。而且，PV模块的并行连接或组合串联/并联连接是可行的。

可能发生在由PV发生器2、电线3、4和逆变器5的输入状态形成的电路中的两种不同类型的电弧故障在图1中描绘。第一种类是与作为电路的电源的PV发生器2并行燃烧的并联电弧7。第二种类是与PV发生器2电串联并且位于电线3、4之一内的中断处的串联电弧8。两种不同种类的电弧7、8在图1中被表征。通过示例，串联电弧8位于电线3中。还作为示例，并联电弧7定位成与PV发生器2并行。一般地，并联电弧可以在具有不同势能的两个点之间形成。因此，并联电弧还可以与例如与单个PV模块并行定位的PV发生器2的一部分并联形成。

而且，作为并联电弧的特殊示例，电弧还可以例如在其中电线3、4安装在接地的金属管中的情况下在地电势上形成。地电势上的电弧在以下称作接地电弧。如果另一电线4、3被无意或有意接地，则接地电弧可以例如在电线3、4之一和地电势之间形成。

图1的PV系统还包括电弧故障检测系统10。该系统10包括具有单个输入12的控制单元11、控制输出13、14和信号输出15。控制单元11经由单个输入端12连接到电流传感器16。通过示例，电流传感器16被用作分配给电线3的拾波线圈。拾波线圈可以例如设计为Rogowski线圈。而且，变压器可以用作电流传感器。在可替换实施例中，可以使用电流传感器的其他已知类型。特别合适的电流传感器例如是具有低欧姆阻抗的霍尔传感器或分流器。在控制单元11内，信号输入12被连接到一电弧指示器，该电弧指示器例如通过带通滤波器和包线解码器基于电路中AC分量的存在而分析已测量的电流信号并且确定已测量的电流信号是否指示电弧的存在。值得注意的是，除了使用电流传感器和分析已测量的电流信号以外，电路内的电压，例如逆变器5的输入处的电压可以被直接测量，以便分析电弧是否被指示。然而，如下面描述的，分析电流提供了在并联电弧和串联电弧之间进行区分的可能性。

每个控制输出13、14被连接到用于中断在电路内已经形成的电弧故障的器件。第一控制输出13被连接到短路开关17的控制输入，该短路开关适合于使PV发生器2短路。第二控制输出14连接到断路器18，该断路器位于电线3中并且适合于中断电线3中流动的电流。短路开关17和中断器18可以例如是电磁操作的电开关，或者可替换地，可以基于半导体装置（功率晶体管、固态继电器）。在有利实施例中，用于检测电弧的系统10或该系统10的各部分可以集成到逆变器5内。这施加到控制单元11并且施加到用于中断电弧的器件。对于后一情况，例如可以使用逆变器5的逆变桥或辅助桥的半导体电力开关作为断路器或者还作为短路开关。

短电流开关17的操作引起PV发生器2短路，这又使电线3和电线4之间的电压降低至使任何并联电弧7失效的程度。值得注意的是作为并联电弧的特殊示例的接地电弧也失效。断路器18的操作，即短开其触头使从PV发生器2到逆变器5的电流中断，因此使任何串联电弧8失效。当然，如果使用逆向控制信号，则也可以使用逆向操作的断路器18,从而当断路器18被致动时触头闭合。

电容19并联连接到断路器18的触头（或更一般地开关路径）。这允许交流电仍旧在电路中流动，即使断路器18被操作。结果，不是来来源于串联电弧8的AC信号可以在断路器18操作时仍旧被观察到，这就可以有利地被利用来确定干扰发射器是AC信号源还是电弧为AC信号源（下面参见图2）。在逆变器5的输入阶段具有用于更高频率的高阻抗时，对于相同原因，图1中虚线表示的电容20可以并联连接到逆变器5的输入。通常，合适的电容已经存在于逆变器的输入阶段，例如作为EMC（电磁适应性）滤波器的一部分。

系统10的功能和其部件将在下面详细描述。

图2示出了用于检测电路中电弧的方法的流程图。该方法可以例如通过图1所示的保护系统10进行。因此，没有任何限定，将通过示例参考图1进行描述。

在第一步骤S201中，电路例如图1所示的光电系统1在正常工作条件下操作。因此，控制单元11经由其控制输出13、14控制短路开关17断开和断路器18闭合。

在第二步骤S202中，在电路中流动的电流的第一信号被测量和分析。第一信号是与电路中流动的电流的AC分量相关的信号。如前所述，电弧通常发出超叠置在由电路的电流源供给的电流上的高频信号。在图1所示的实施例中，电源是提供流入通过电线3和4的DC电流的PV发生器2。电流的AC分量由电流传感器16拾取并传递给控制单元11，然后被分析，无论第一信号的参数是否指示电弧在电路中的存在。这可以例如通过使用一个或更多个带通滤波器并且分析是否用于引弧的频率分量特性被观察到而进行。值得注意的是，指示是否电弧可能存在的任何分析方法在本文中均可以使用。

在下面的步骤S203中，在没有电弧被指示的情况下方法分支回到步骤S202。在分析步骤S202中的信号指示电弧的情况下，方法进行到下一步骤S204。强调的是信号输出15在该状态下不被设定成发出电弧存在于电路中的信号的能级。而是，进行下面的步骤以便确定被观察到的AC信号确实是来源于电弧（串联/并联）还是来源于干扰发射器。

在步骤S204中，控制单元11对控制输出14发出控制信号线来操作断路器18。因此，断路器18被断开并且当前电路中的DC电流被中断。由于并联连接到断路器18的电容19的存在，断路器18的操作不影响电路中更高频率的AC电流。

在下一步骤S205中，由电流传感器确定的信号被再次测量和分析。使断路器18断开，即中断在电路中流动的DC电流，在步骤S202中已经为已观察到的第一信号的源的串联电弧8现在应该已经失效。因此，如果步骤S205中的第二信号不再指示电弧的存在，则这可以作为步骤S202中观察到的第一信号确实来源于串联电弧8的存在的证据。在步骤S206中，方法然后被分支到步骤S213，在步骤S213，控制单元11通过将信号输出15设定至有效能级而发出电弧出现的信号。

在一个实施例中，该方法可以在该点处结束。在这种情况下，信号输出15可以被连接到告知检测到电路中存在电弧的视觉和/或声觉警报指示器。断路器18保持断开以便阻止被检测电弧再次引弧。在这种情况下，NEC690.11规定不自动重启系统的要求被满足。

在当自动重启不被禁止时尤其适合的可替换实施例中，检测系统10首先被设定以便恢复根据步骤S201的正常操作。然后，跟随步骤S201的步骤被再次重复至少一次。仅仅在步骤S202重复地指示电弧存在，而步骤S205不指示电弧时，该方法最终分支到步骤S213。为了追踪检测系统10的动作，可以在控制单元11中实施记录系统。记录系统记录指示电弧存在和/或短路开关17和/或断路器18的所有操作的所有事件。

为了进一步图示的目的，图3以电流对时间图表形式示出了上面描述的情况（步骤S201至步骤S206和步骤213）。图表的横坐标表示任意单元中的处理时间t。图表的纵坐标表示表示电路中流动的电流I。为了强制性说明，电流I被示出有其DC分量。因此，示出的电流I与由图1的控制单元11分析的信号不同。在图1的实施例中，拾波线圈被用作电流传感器16，即电流传感器16是AC耦合的并且不会将DC分量传递到控制单元11。

在时间t<t₁处的图表的第一部分A中，PV系统1在与图2的方法的相应步骤S201到S203的正常操作条件下操作，步骤S202没有表示电弧存在的任何指示。电流I是表现正常操作电流值I₀的DC电流。在时间t₁处开始的部分B中，电流I表示导致电流I围绕正常操作电流I₀的浮动的交变分量。信号在图3的部分B中的测量和分析导致图2中方法至步骤S204的一个分支，其中断路器18被断开。

如结合图2的步骤S205和S206描述的，在断路器18已经断开之后，即在用于去除可能为部分B中观察到的信号的原因的电弧的器件被致动之后信号被再次测量和分析。在时间t>t₂处的部分C中进行的测量表示等于零的电流，而没有任何AC分量。因此，部分B中观察到的信号很可能确实来源于电弧。结果，断路器18被保持断开并且发出电弧故障信号。为了更容易维修，还可以有利地指示被检测的电弧故障是串联电弧故障。

图2的流程图的描绘现在被继续，其中步骤S206仍旧指示电弧的存在。使步骤S204中的断路器18保持断开将消除存在于电路中的任何串联电弧。仍旧在步骤S206中被指示电弧的事实表示在步骤S202和S205中观察到的信号来源于干扰发射器或并联电弧7。

在该情况下，该方法进入到步骤S207，其中断路器18再次闭合，并且作为用于消除可能的并联电弧的器件的短路开关17被操作，即被闭合以便能够在被观察到的AC信号的两个可能源之间进行区分。

在下面的步骤S208中，信号被再次测量和分析。如果在随后的步骤S209中，发现被分析的信号不指示电弧的存在，则这可以被认为是在步骤S202和S205中观察到的信号来源于并联电弧的证明。因此，方法再次分支到步骤S213，在该步骤中发出电弧故障的信号。为了更容易维修，还有利地指示被检测到的电弧故障是并联电弧故障。

目前为止描述的情况（步骤S201至S209和S213）再次在图4中以电流对时间图表的形式被图示。对于图表和表示量的一般性描述，参考图3的描述。而且，图4的电流曲线的趋势与图3的部分A和部分B中相同。然后，在已经断开断路器18（步骤204）之后在部分C中的信号不同，因此AC分量仍旧被观察。在时间t=t₃处，断路器18被再次闭合，短路开关17也被闭合（步骤207），这导致在部分D中的短路情况下电流I增加到其最大值I_max。在部分D中，没有AC电流分量被观察到，这表明部分B和C中观察的信号很可能来源于并联电弧。因此，短路开关17被保持闭合，并且发出电弧故障的信号（步骤S213）。

图2的流程图的描述现在被继续，其中，在步骤208中测量和分析的信号指示电弧的存在。在该情况下，方法从步骤S209进行到步骤S210。在方法的该阶段处，很大可能地排除电弧为步骤S202、S205和S208中被观察到信号的源。相反，被观察到的信号很可能来源于干扰发射器。

通过使用该知识，分析信号的程序现在在步骤S210中被优化。请注意的是，步骤S210和S211是可选的并且不必必须存在于根据本申请的方法中。如前所述，电弧的特征在于它们发射具有宽频谱的AC信号。如果（通过示例）分析信号的程序基于在单个频率处AC分量的观察，例如通过使用单一带通滤波器，则带通滤波器的频率可以被调节以便使分析最优化。带通滤波器的频率被改变以便找到信号（在通过滤波器之后）不表示任何特征AC分量处的频率，尽管频率位于电弧的频率范围特征之内。如果能够找到满足这些标准的带通滤波器，则认为前面观察的信号是由于干扰发射器引起的。因为干扰发射器在检测电路上的影响现在被排除，因而系统的正常操作可以被恢复。在流程图中，这由从其中测试出最优操作的成功的步骤S211回到步骤S201的方法的分支指示。

情况再次在图5中以电流对时间图表示出。对于t<t₃，图表对应于图4所示的图表。与图4的图表相反，仍旧在部分D中发出电弧存在的信号，结果分析在部分E中被优化。从部分E中的平均电流值明显看出，最优程序在正常工作电流I₀处进行，意味着短路开关17被断开，断路器18被闭合。然而，在可替换实施例中，最优程序可能在部分D内进行，短路开关17和断路器18保持不变，即断路器18和短路开关17仍旧闭合。

在部分E中，用于分析信号的带通滤波器的频率被调频，例如频率被增加和/或减小。在图示的情况下，最优程序是成功的并且AC分量的幅度减小。干扰信号的频谱在通过带通滤波器的相关信号中被完全取消。因此，在对应于图2的步骤S211的时间t₅处，最优程序被认为是成功地完成并且根据步骤S201的正常操作在图5的部分F中恢复。

再次参考图2，如果步骤S211指示步骤S210的最优程序不是成功的，则方法以其他方式在步骤S212处结束。在步骤S212中，发出电弧故障可能出现的信号。在该状态中，既不可能清楚地识别电弧故障，也不可能将电弧故障检测系统调整到操作的无干扰模式。

图6示出了用于检测电弧故障的方法的可替换实施例的流程图。该方法还可以例如利用如图1所示的光电系统进行。

步骤S601到S606与图2的流程图的步骤S201到S206相同。为了描述这些步骤，参考图2所示的实施例的描述的相应部分。

在步骤S602中测量和分析的信号，以及步骤S605中测量和分析的信号指示电弧存在的情况下，图6所示的方法将步骤S606分支到另一步骤S612来测试并联电弧是否存在。相应步骤在本文中未详细示出。可以理解的是，例如图2所示的实施例的步骤S207到步骤S212在这方面是合适的。

在本示例中图6所示的方法与图2所示的方法不同，其中步骤S602中测量和分析的信号指示电弧，而步骤S605中测量和分析的信号不指示电弧。然后，方法分支到步骤S607，其中断路器18被再次闭合。

对于目前为止描述的所有方法步骤，步骤的时间顺序是主要关注并且已经在没有考虑单个步骤的持续时间或连续步骤之间的延迟时间的情况下被讨论。在图6描述的方法的实施例中，重要的是在步骤S604中断开断路器18和在步骤S607中使断路器再次闭合之间的时间延迟对于由于通过仍旧存在的电弧产生的等离子而使电弧再次引弧来说足够短。在下面的步骤S608中，信号被再次测量和分析。如果现在信号再次指示电弧的存在，则电弧引起AC信号的假设被支持，相应地，方法从步骤S609分支到步骤S610，其中断路器18被再次断开并且发出电弧故障信号，尤其是串联电弧故障的信号。

如果步骤S608中测量的信号不指示电弧的存在，则很可能假设在步骤S602中观察的信号是由于干扰发射器而不是由于电弧的存在。在步骤S605中没有观察到的事实可以认为是干扰发射器发射的干扰信号仅仅持续非常短的时间段。因此，方法分支回到步骤S1并且系统恢复正常操作。

在图示方法的可替换实施例中，步骤S604到步骤S609的顺序可被重复地通过，以便能够在电弧和外部干扰发射器之间进行更有意义的区分。为了增强该方法对干扰的有意义的区分，还使干扰发射器周期地发射，延迟时间可以在每次重复之间被引入。附加地，延迟时间可以被改变，例如在顺序的不同重复中随意地改变。

值得注意的是，仅仅短时间施加用于排除电弧的器件的相同基本思想可以类似地应用于图2的步骤S207到S209用于并联电弧的情况。

图7再次以电流对时间图表的形式示出了图6所示的方法。图表的对应于图6的步骤S601到S606的部分A、B和C与图3的相应部分相同。与图3所示的实施例相反，在时间t₂开始并在时间t₃结束的部分C被保持为短的，从而部分C的持续时间Δt=t₃-t₂比电弧的再引弧时段短。在对应于图6的步骤S607到S608的下面部分B′中，指示电弧的AC分量被再次观察到。结果，电弧被假定高显著性地进行检测。然后，在最后部分C′中，断路器18被再次打开并且根据图6的步骤S610和S611发送电弧故障信号。

值得注意的是，在上面描述的所有实施例中，短路开关17的操作可以在断路器18的操作之前进行。换句话说，用于确定并联电弧的可能存在的顺序可以在用于确定可能的串联电弧之前进行而不是在用于确定可能的串联电弧之后进行。还可能同时操作短路开关17和断路器18，以便区分电弧和干扰发射器。在后一情况中在并联电弧和串联电弧之间没有分别是可能的。而且，PV系统可以设计有用于排除电弧的仅仅一个器件，能够排除串联电弧和并联电弧。在PV系统中，这可以例如利用断路器或短路开关实现，该断路器或短路开关安装成紧邻构成PV发生器的光电模块，尤其安装在附接到光电模块自身的接线盒内。在该示例中，并联电弧和串联电弧之间可以再次不进行区分。在电力系统的另一个可替换实施例中，设置有用于排除并联电弧的器件或用于排除串联电弧的器件。这适合于其中两种电弧中的仅仅一种电弧可以根据电力系统的构造发生的情况。

最后值得注意的是，前述描述和附图是示例性的并且不是限定的，本发明不被限定到公开的实施例。本领域技术人员可以从附图、说明书和随附权利要求书的教导理解并实现公开实施例的其他变化。

附图标记列表:

1      光电系统（PV系统）

2      光电发生器（PV发生器）

3，4   DC电线

5      逆变器

6      电网

7      并联电弧

8      串联电弧

10     检测系统

11     控制单元

12     信号输入

13，14 控制输出

15     信号输出

16     电流传感器

17     短路开关

18     断路器

19，20 电容

S      步骤

Claims (15)

1.一种检测电路中的电弧的方法，该方法包括以下步骤：

a.确定与所述电路中流动的电流（I）相关的第一信号；

b.分析所述第一信号并且确定所述第一信号是否指示在所述电路中存在电弧（7，8）；

c.如果所述第一信号指示在所述电路中存在电弧（7，8），则致动用于抑制电弧的器件；

d.确定并分析与所述电路中流动的电流（I）相关的第二信号；和

e.如果所述第二信号没有指示存在电弧（7，8），则发出所述电路中发生电弧故障的信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中，用于分析所述第一信号和/或所述第二信号的步骤包括确定在信号中是否存在AC分量，并且在信号中存在AC分量被作为存在电弧（7，8）的指示。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，致动用于抑制电弧的所述器件不排除交流电流（I）在所述电路中流动。

4.如权利要求1－3中任一项所述的方法，其中，致动用于抑制所述电弧（7，8）的器件的步骤包括操作短路开关（17）和/或断路器（18）。

5.如权利要求1－4中任一项所述的方法，其中，用于抑制电弧的所述器件在已经发出发生电弧故障的信号之后仍被保持致动。

6.如权利要求1－5中任一项所述的方法，其中，如果所述第二信号仍旧指示存在电弧，则用于分析所述信号的程序被优化为使得实际信号不再被作为用于存在电弧（7，8）的指示。

7.如权利要求1－6中任一项所述的方法，其中，使用于抑制电弧的所述器件的致动和停止致动的时间跨度（Δt）比电弧故障的典型再引弧时间短。

8.如权利要求7所述的方法，如果所述第二信号没有指示存在电弧（7，8），则进行下列附加步骤：

f.使用于抑制电弧的所述器件停止致动；

g.确定并分析与在所述电路中流动的电流（I）相关的第三信号；

h.如果所述第三信号指示存在电弧（7，8），则发出电路中出现电弧故障的信号。

9.一种设计成执行根据前述权利要求之一所述的方法的电弧故障检测系统（10），包括具有电弧指示器的控制单元（11）和用于抑制电弧的器件。

10.如权利要求9所述的电弧故障检测系统，其中，用于抑制电弧的所述器件包括短路开关（17）和/或断路器（18）。

11.如权利要求8所述的电弧故障检测系统，其中，一电容（19）设置成平行于所述断路器（18）的开关路径。

12.如权利要求10或11所述的电弧故障检测系统，其中，逆变器（5）的逆变桥被用作所述短路开关（17）和/或所述断路器（18）。

13.如权利要求9－12之一所述的电弧故障检测系统，其中，一拾波线圈被用作连接到所述控制单元（11）的电弧指示器的电流传感器（16）。

14.一种电力系统，尤其是光电系统，包括根据权利要求9－13中之一所述的电弧故障检测系统（10）。

15.如权利要求14所述的电力系统，其中，所述电弧故障检测系统（10）完全或部分地集成到所述电力系统的逆变器（5）中。

Images