Способ и устройство обнаружения электрической дуги
Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности обнаружения электрической дуги. Согласно способу обнаружения электрической дуги определяют выборки сигнала, полученные параллельно при первой, второй и третьей фильтрациях, для текущего временного окна и для другого временного окна. Определяют корреляцию среди первой корреляции между упомянутыми выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для другого окна, второй корреляции между упомянутыми выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для другого окна, третьей корреляции между упомянутыми выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для другого окна. Обнаруживают присутствие электрической дуги в зависимости, по меньшей мере, от определенной корреляции. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
Настоящее изобретение касается обнаружения электрической дуги в электрическом оборудовании посредством вычисления корреляции, применяемой к частотным выборкам. Такое обнаружение позволяет в случае необходимости остановить прохождение электрического тока, чтобы избежать повреждения электрического оборудования.
В частности, настоящее изобретение относится к способу обнаружения электрической дуги в электрическом оборудовании, выдающем электрический сигнал, включающему в себя следующие этапы, осуществляемые относительно текущего окна из множества временных окон наблюдения электрического сигнала:
i. применение к упомянутому электрическому сигналу параллельно, по меньшей мере, первой фильтрации, сосредоточенной на первой частоте, второй фильтрации, сосредоточенной на второй частоте, и третьей фильтрации, сосредоточенной на третьей частоте, при этом упомянутые первая, вторая и третья частоты являются разными;
ii. определение для упомянутого окна, по меньшей мере, выборок, полученных в результате первой фильтрации, выборок, полученных в результате второй фильтрации, и выборок, полученных в результате третьей фильтрации;
iii. определение корреляции между упомянутыми выборками, определенными для текущего окна, и выборками, определенными в результате осуществления этапов i и ii, по меньшей мере, для одного другого окна из множества временных окон наблюдения электрического сигнала; и
iv. обнаружение присутствия электрической дуги в зависимости, по меньшей мере, от упомянутой определенной корреляции.
Предшествующий уровень техники
Некоторые методы, например, такие как метод, описанный в документе US 7345860, позволяют обнаруживать дугу, применяя этап распознавания типов нагрузок, присутствующих в электрическом оборудовании, на основании сигналов, получаемых в результате фильтрации электрического сигнала тремя расположенными параллельно полосовыми фильтрами.
Другие методы не прибегают к этому этапу распознавания нагрузки, основываясь на ответах трех фильтров. Трудность связана с присутствием шума, генерируемого некоторыми нагрузками, такими как переключатели света с выдержкой времени.
Применение вычисления корреляции позволяет обнаруживать случайный характер этого шума и ограничивать ложные обнаружения электрической дуги, связанные с таким шумом. Сигнал, суммирующий выходы трех фильтров за время цикла наблюдения, определяют при условии, что выход каждого из фильтров является строго положительным, и вычисляют корреляцию между этим сигналом и сигналом, соответствующим другому циклу. Таким образом, корреляция, превышающая данный порог и полученная для строго положительных значений на выходе каждого из фильтров, может быть признаком присутствия дуги.
Краткое изложение сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является улучшение обнаружения электрической дуги.
В связи с этим первым объектом изобретения является вышеупомянутый способ обнаружения электрической дуги, отличающийся тем, что этап iii определения корреляции включает в себя определение, по меньшей мере, одной соответствующей корреляции среди:
- первой корреляции между упомянутыми выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для другого окна;
- второй корреляции между упомянутыми выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для другого окна;
- третьей корреляции между упомянутыми выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для другого окна; и
тем, что этап iv обнаружения присутствия электрической дуги зависит, по меньшей мере, от корреляции, определенной среди упомянутых первой, второй и третьей корреляций.
Таким образом, изобретение позволяет учитывать корреляцию сигнала отдельно на выходе каждого фильтра и обнаруживать на этой основе присутствие дуги. Это позволяет снизить риск ложного обнаружения дуги по сравнению с методом обнаружения, основанным на корреляции, определяемой по сумме сигналов, выдаваемых тремя фильтрами.
Кроме того, вычисление корреляции происходило, только если выборки строго превышали ноль на выходе каждого из трех фильтров. Однако существуют сигнатуры дуг, при которых имеют место только один или два ответа, получаемые от всех фильтров.
В вариантах осуществления способ в соответствии с изобретением имеет один или несколько следующих дополнительных признаков:
- этап iv обнаружения присутствия дуги зависит от сравнения корреляции, определенной среди упомянутых первой, второй и третьей корреляций, с порогом;
этап iii определения корреляции включает в себя определение, по меньшей мере, каждой из упомянутых соответствующих первой, второй и третьей корреляций;
- этап iv обнаружения присутствия дуги зависит, по меньшей мере, от каждой из упомянутых первой, второй и третьей корреляций;
- вычисляют разность между упомянутой соответствующей корреляцией, определенной из упомянутых первой, второй и третьей корреляций для одного окна, и упомянутой соответствующей корреляцией для другого окна, при этом этап iv обнаружения присутствия дуги зависит, по меньшей мере, от упомянутой вычисленной разности;
- среди выборок, получаемых в результате соответствующей фильтрации среди первой, второй и третьей фильтраций для текущего окна, вычисляют число последовательных выборок со значением, превышающим ноль, упомянутое число сравнивают с порогом и обнаруживают присутствие электрической дуги в зависимости, по меньшей мере, от упомянутого сравнения;
- ни одна из упомянутых первой, второй и третьей частот не равна целому числу, кратному другой из упомянутых частот.
Вторым объектом настоящего изобретения является компьютерная программа обнаружения электрической дуги, содержащая команды для осуществления этапов способа, являющегося первым объектом изобретения, во время исполнения программы вычислительными средствами.
Третьим объектом настоящего изобретения является устройство обнаружения электрической дуги в электрическом оборудовании, выдающем электрический сигнал, содержащее блок фильтрации-дискретизации, выполненный с возможностью фильтрации, в течение временного окна наблюдения электрического сигнала, упомянутого сигнала параллельно в ходе первой фильтрации, сосредоточенной на первой частоте, в ходе второй фильтрации, сосредоточенной на второй частоте, и в ходе третьей фильтрации, сосредоточенной на третьей частоте, при этом упомянутые первая, вторая и третья частоты являются разными,
и с возможностью определения, для упомянутого временного окна наблюдения сигнала, выборок сигнала, полученных в результате первой фильтрации, выборок сигнала, полученных в результате второй фильтрации, и выборок сигнала, полученных в результате третьей фильтрации;
при этом устройство обнаружения дополнительно содержит блок обработки, выполненный с возможностью определения корреляции между упомянутыми выборками, определенными для текущего временного окна наблюдения электрического сигнала, и выборками, определенными, по меньшей мере, для одного другого временного окна наблюдения электрического сигнала, и с возможностью обнаружения присутствия электрической дуги в зависимости, по меньшей мере, от упомянутой определенной корреляции;
при этом упомянутое устройство отличается тем, что блок обработки выполнен с возможностью определения упомянутой корреляции посредством определения, по меньшей мере, одной соответствующей корреляции среди:
- первой корреляции между упомянутыми выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для другого окна;
- второй корреляции между упомянутыми выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для другого окна;
- третьей корреляции между упомянутыми выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для другого окна; и
тем, что блок обработки выполнен с возможностью обнаружения присутствия электрической дуги в зависимости, по меньшей мере, от корреляции, определенной среди упомянутых первой, второй и третьей корреляций.
Краткое описание чертежей
Эти отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - электрическое оборудование, содержащее устройство обнаружения электрической дуги в варианте выполнения изобретения.
Фиг. 2 - функциональные модули устройства обнаружения электрической дуги в варианте выполнения изобретения.
Фиг. 3 - блок-схема способа обнаружения электрической дуги в варианте выполнения изобретения.
Фиг. 4 - изменение во времени по последовательным циклам сигнала s выборок на выходе фильтра F1 и значения соответствующего параметра корреляции.
Фиг. 5 - изменение во времени по последовательным циклам сигнала s корреляции выборок на выходе фильтра F1 и этой корреляции, фильтрованной полосовым фильтром.
Фиг. 6 - изменение во времени по последовательным циклам сигнала s и различных параметров CorrFilt1, CorrFiltAC1 и CorrFiltACFilt1, полученных на основании корреляции выборок на выходе фильтра F1.
Фиг. 7 - изменение во времени по последовательным циклам сигнала s и различных параметров CorrFilt1 и DiffCorrFilt1, полученных на основании корреляции выборок на выходе фильтра F1.
Фиг. 8 - изменение во времени по последовательным циклам k=1, i+1 и т.д. сигнала s, 38 выборок для цикла k Ech1k, Еch2k, Ech3k и параметров count timeFilt1, count_timeFilt2, count_timeFilt3, вычисленных для этих циклов.
Описание предпочтительных вариантов воплощения
На фиг. 1 показано электрическое оборудование 1 в варианте выполнения изобретения. Это электрическое оборудование включает в себя проводник 2 тока фазы и проводник 3 тока нейтрали. Кроме того, оно содержит систему 4 сбора данных, блок 5 электрического питания, устройство 6 обнаружения электрической дуги, в дальнейшем называемое «модулем обнаружения», и привод 9.
Система 4 сбора данных выполнена с возможностью получения значений, по меньшей мере, одной электрической величины, характеризующей электрическое оборудование, в частности, значения тока или напряжения.
Например, в рассматриваемом случае система 4 сбора данных содержит датчик тока, выдающий сигнал s, характеризующий линейный ток i, циркулирующий в электрическом оборудовании, например фазовый ток, при помощи тороидального измерителя тока. В вариантах выполнения этот сигнал характеризует временную производную di/dt тока i или электрическое напряжение электрического питания.
Этот сигнал s поступает на вход модуля 6 обнаружения.
Модуль 6 обнаружения содержит набор 10 полосовых фильтров, микропроцессор 8 и базу 7 данных.
В данном случае набор 10 полосовых фильтров включает в себя три полосовых фильтра F1, F2 и F3.
Модуль 6 обнаружения выполнен с возможностью осуществления обработок на основании сигнала s, который поступает на его вход, таким образом, чтобы обнаруживать или не обнаруживать присутствие электрической дуги в электрическом оборудовании 1, и с возможностью подачи команд на срабатывание или несрабатывание привода 9 в зависимости от этих обработок.
В зависимости от команд, получаемых от модуля 6 обнаружения, привод 9 выполнен с возможностью прерывания, например, посредством размыкания выключателей 11, расположенных на проводниках 2, 3, или с возможностью обеспечения прохождения тока в электрическом оборудовании 1, например, путем сохранения выключателей в замкнутом положении.
Память 7 модуля 6 обнаружения выполнена с возможностью запоминания значений различных параметров и вышеупомянутых отфильтрованных выборок, а также программных команд, определяющих подробно описанные ниже функции и этапы, осуществляемые модулем 6 обнаружения, когда эти программные команды исполняет микропроцессор 8.
Как показано на фиг. 2, модуль 6 обнаружения содержит 3 цепи обработки 20, 21, 22, действующие параллельно на основании сигнала s, и блок 23 срабатывания, на который поступают результаты от цепей обработки.
Первая цепь обработки 20 содержит фильтр F1, за которым следует модуль обработки TRAIT1.
Вторая цепь обработки 21 содержит фильтр F2, за которым следует модуль обработки TRAIT2.
Третья цепь обработки 22 содержит фильтр F3, за которым следует модуль обработки TRAIT3.
Каждый фильтр Fn является полосовым фильтром, сосредоточенным на частоте fn, где n= от 1 до 3.
Например, ни одна из этих частот fn не является целым числом, кратным другой из этих частот fn. Частоты fn выбирают в диапазоне 10 кГц - 100 кГц.
В рассматриваемом варианте выполнения каждый фильтр Fn является фильтром на переключаемом конденсаторе. Таким образом, напряжение V на выходе фильтра является одновременно результатом фильтрации и дискретизации сигнала s, поступающего на его вход. В других вариантах выполнения дискретизация происходит на входе модуля обработки.
В рассматриваемом случае каждый фильтр Fn выполнен с возможностью выдачи, во время данного i-го цикла обнаружения продолжительностью Т для сигнала s, N выборок напряжения V, характеризующих частотную составляющую fn сигнала s.
В описанном варианте выполнения частота дискретизации составляет 4 кГц.
Таким образом, как показано на блок-схеме на фиг. 3, в данном случае на этапе 100 во время i-го цикла фильтр Fn, где n= от 1 до 3, выдает выборки Echni(j), j=0-37, в цепь обработки TRAITn, в которой обработки, связанные с идентификацией присутствия характеристического шума дуги, позволят блоку 23 срабатывания определить присутствие или отсутствие электрической дуги.
Модуль обработки TRAITn выполнен с возможностью осуществления этапов обработки, указанных ниже со ссылками на фиг. 3, где n= от 1 до 3, с целью получения для i-го цикла значений следующих параметров:
- Corrn[i];
- CorrFiltn[i];
- CorrFiltACn[i];
- CorrFiltACFiltn[i];
- DiffCorrn[i];
- DiffCorrFiltn[i];
- count_time_Filtn [i].
На этапе 101 вычисляют корреляцию между отдельными циклами, например, i-ым текущим циклом и (i-2)-ым циклом, для частоты fn, чтобы обнаружить непериодическое поведение. Например, сначала вычисляют при j= от 0 до 37:
откуда затем выводят Corrn для цикла i:
На фиг. 4 в качестве иллюстрации на верхнем графике показан сигнал s, полученный между последовательными циклами k= от i-3 до i, в зависимости от времени t, выраженного в секундах (с).
На фиг. 4 на промежуточном графике показаны выборки Ech1k(j) при j= от 0 до 37, полученные между последовательными циклами k= от i-3 до i, в зависимости от времени t, выраженного в секундах (с).
На фиг. 4 на нижнем графике показана корреляция Corr1, полученная между последовательными циклами от i-3 до i, в зависимости от времени t, выраженного в секундах (с).
На этапе 102, чтобы обеспечивать повторяющееся поведение обнаружения и контролировать время срабатывания размыкания привода 9, к вычисленной таким образом корреляции применяют фильтр нижних частот, выдающий значение параметра CorrFiltn[i] для цикла i.
К вычисленному таким образом параметру CorrFiltn[i] применяют фильтр нижних частот, выдающий значение параметра CorrFiltFiltn[i] для цикла i.
Переходная функция фильтра нижних частот является функцией первого порядка:
где w является положительным целым числом.
На фиг. 5 в качестве иллюстрации на верхнем графике показан сигнал s, полученный для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с).
На фиг. 5 на промежуточном графике показаны значения корреляции Corr1, полученные для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с), относительно нижней частоты f1.
На фиг. 5 на нижнем графике показана фильтрованная корреляция CorrFilt, полученная относительно нижней частоты f1 для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с).
В некоторых случаях результат корреляции до дуги отличается от нуля, и при появлении дуги значение корреляции возрастает.
На этапе 103, чтобы привести корреляцию к нулю до дуги (поскольку после дуги корреляция не равна нулю), эту корреляцию до дуги, называемую постоянной составляющей, исключают посредством вычитания параметра CorrFiltFiltn[i] из параметра CorrFiltn[i]. В результате получают параметр CorrFiltACn, называемый для рассматриваемого цикла i: CorrFiltACn[i].
На этапе 104 дополнительная фильтрация позволяет сгладить полученный сигнал и избежать частых переходов через ноль, при этом получают параметр CorrFiltACFiltn, то есть для рассматриваемого цикла i: CorrFiltACFiltn [i].
Переходная функция применяемого фильтра нижних частот является функцией первого порядка:
где m является положительным целым числом.
На фиг. 6 в качестве иллюстрации на верхнем графике показан сигнал s, полученный для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с).
На фиг. 6 на промежуточном графике показаны значения фильтрованной корреляции CorrFilt1 и значения, полученные после исключения постоянной составляющей, то есть CorrFiltAC1, полученные для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с), относительно нижней частоты f1 (в зоне Z значения CorrFiltAC1 являются нулевыми).
На фиг. 6 на нижнем графике показана фильтрованная корреляция после исключения постоянной составляющей, то есть CorrFiltACFilt1, полученная относительно нижней частоты f1 для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с).
На этапе 105, чтобы получить возможность отличать переходные режимы от появления дуги, вычисляют производную корреляции (при этом корреляцию выражают одним из ранее определенных параметров корреляции Corrn, CorrFiltn, CorrFiltACn[i] или CorrFiltACFiltn), что соответствует применению фильтра верхних частот.
Таким образом, вычисляют DiffCorrn[i]=[CorrFiltn[i]-⏐CorrFiltn[i-1]⏐.
Затем на этапе 106 для DiffCorrn применяют фильтр нижних частот, чтобы сгладить сигнал и избежать частых переходов через ноль. Сигналом, получаемым на выходе этого фильтра для цикла i, является DiffCorrFiltn[i].
Переходная функция фильтра нижних частот является функцией первого порядка:
где t является положительным целым числом.
На фиг. 7 в качестве иллюстрации на верхнем графике показан сигнал s, полученный для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с).
На фиг. 7 на промежуточном графике показаны значения, характеризующие корреляцию (в рассматриваемом случае корреляция представлена параметром CorrFilt1), полученные для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с), относительно нижней частоты f1.
На фиг. 7 на нижнем графике показана отфильтрованная производная корреляции DiffCorrFilt1, полученная в результате этапов 105 и 106 на этот раз на основе параметра, характеризующего корреляцию, CorrFilt1, относительно нижней частоты f1 для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с).
Так, на этом нижнем графике показана зона Z1, соответствующая нулевым или очень близким к нулю значениям DiffCorrFilt1, которая является зоной переходного режима, и зона Z2, в которой значения DiffCorrFilt1 не равны нулю и намного превышают значения в переходном режиме и которая характеризует присутствие дуги.
Кроме того, наблюдение выборок, выдаваемых фильтром Fn, где n= от 1 до 3, с одной стороны, и, с другой стороны, числа этих выборок, строго превышающих ноль, позволяет отличить нормально работающую нагрузку от дугового дефекта.
В частности, более частые переходы выборок через нулевое значение происходят в присутствии дуги.
Для этого на этапе 107 при n= от 1 до 3 для текущего цикла i определяют значение параметра count_timen [i], который равен наибольшему числу последовательных выборок, превышающих ноль, во время цикла. Это позволяет обнаружить форму распределения полученных выборок для каждой частоты fn.
Затем на этапе 108 для сигнала count_timen применяют фильтр, чтобы сгладить сигнал и избежать частых переходов через ноль.
Переходная функция фильтра нижних частот является функцией первого порядка:
где v является положительным целым числом.
На выходе этот фильтр выдает параметр count_timeFiltn [i].
В качестве иллюстрации на фиг. 8 на верхнем графике показан сигнал s, полученный для последовательных временных циклов, вдоль оси времени, выраженного в секундах (с).
На промежуточном графике на фиг. 8 для последовательных циклов k=I, i+1 и т.д. сигнала s показано изменение выборок Echo1k на выходе фильтра F1 (сплошные линии), Ech2k на выходе фильтра F2 (штриховые линии), Ech3k на выходе фильтра F3 (пунктирные линии).
На нижнем графике на фиг. 8 для последовательных циклов k=I, i+1 и т.д. сигнала s показано изменение параметров count timeFilt1 (кружки), count_timeFilt2 (квадраты), count_timeFilt3 (треугольники), вычисленных для этих циклов.
Как было указано выше, число последовательных выборок на выходе фильтра, значение которых отличается от нуля, может дать дискриминирующую информацию о присутствии дуги. В частности, нулевое значение или, наоборот, слишком большое значение обычно свидетельствует о присутствии дуги.
В другом варианте выполнения подсчет последовательных, отличных от нуля значений осуществляют за время части цикла, например за полуцикл, вместо времени целого цикла. Это позволяет гораздо раньше обнаружить присутствие дуги.
Параметры, вычисленные для рассматриваемого i-го цикла для трех цепей обработки 20, 21, 22, соответствующих нижней, средней и верхней частотам f1, f2 и f3, поступают в блок 23 срабатывания.
Блок срабатывания выполнен с возможностью обнаружения или необнаружения присутствия дуги в зависимости, по меньшей мере, от некоторых из этих параметров, вычисленных, по меньшей мере, для цикла i, рассматриваемых отдельно для каждой частоты и/или комбинируемых между собой для данной частоты, и/или комбинируемых между собой для нескольких частот, и с возможностью подачи команды в привод 9 на размыкание переключателей 11 при обнаружении дуги.
В варианте выполнения это обнаружение осуществляют в зависимости правил, применяемых к этим параметрам.
Эти правила можно применять к рассматриваемым параметрам отдельно для каждой частоты f1, f2, f3, или комбинировать параметры для данной частоты, и/или комбинировать параметры для нескольких частот.
Например, правила могут включать в себя следующие правила, применяемые для одного цикла i или в комбинации с учетом их применения для нескольких циклов:
- Правило 1: если CorrFiltACFilt1>SeuilCorr1 ИЛИ если CorrFiltACFilt2>SeuilCorr2 ИЛИ если CorrFiltACFilt3>SeuilCorr3: обнаружено присутствие дуги (значения SeuilCorrn, n= от 1 до 3, являются заранее определенными порогами);
- Правило 2: если DiffCorrFilt1 ИЛИ DiffCorrFilt2 ИЛИ DiffCorrFilt3 является ненулевым: обнаружено присутствие дуги.
- Правило 3: если count_time1 ИЛИ count_time2 ИЛИ count_time3<seuil_count-: обнаружено присутствие дуги;
Правило 4: если CorrFiltACFilt1>SeuilCorr1 и если CorrFiltACFilt2>SeuilCorr2 и если CorrFiltACFilt3>SeuilCorr3: обнаружено присутствие дуги (значения SeuilCorrn, n= от 1 до 3, являются заранее определенными порогами);
- Правило 5: если CorrFiltACFilt1>SeuilCorr1 ИЛИ (если CorrFiltACFilt2>SeuilCorr2 и если CorrFiltACFilt3>SeuilCorr3): обнаружено присутствие дуги (значения SeuilCorrn, n= от 1 до 3, являются заранее определенными порогами);
Правило 6: если (CorrFiltACFilt1>SeuilCorr1 и если CorrFiltACFilt2>SeuilCorr2) ИЛИ если CorrFiltACFilt3>SeuilCorr3: обнаружено присутствие дуги (значения SeuilCorrn, n= от 1 до 3, являются заранее определенными порогами);
Правило 7: (если CorrFiltACFilt1>SeuilCorr1 и CorrFiltACFilt3>SeuilCorr3) ИЛИ если CorrFiltACFilt2>SeuilCorr2: обнаружено присутствие дуги (значения SeuilCorrn, n= от 1 до 3, являются заранее определенными порогами);
Правило 8: если CorrFiltACFilt1>SeuilCorr1 и если CorrFiltACFilt2>SeuilCorr2 и если DiffCorrFilt3 не равно нулю и если count_timeFilt2<seuil_count: обнаружено присутствие дуги (значения SeuilCorrn, n= от 1 до 3, являются заранее определенными порогами).
Эти правила являются всего лишь примерами. Можно определить бесконечное множество правил, комбинируя вышеуказанные вычисленные параметры и, в случае необходимости, другие критерии.
Согласно изобретению, значение, по меньшей мере, некоторых различных параметров, вычисленных относительно каждой частоты f1, f2, f3, и, в случае необходимости, их сравнение с порогами позволяют обнаруживать дуги, которые было невозможно обнаружить при помощи известных методов.
В рассматриваемом варианте выполнения электрическое оборудование включало в себя проводник тока фазы и проводник тока нейтрали, но, разумеется, изобретение можно применять для любого типа электрического оборудования, например, с 3 проводниками фазы и с одним проводником нейтрали.
В описанном варианте выполнения набор фильтров включал в себя три фильтра. Число фильтров может быть 3 или более (дугу можно обнаруживать с применением только одного фильтра, однако из соображений надежности используют 3, то есть число фильтров >=3 может ограничить объем патентных притязаний), как и число цепей обработки, работающих параллельно на сигнале на входе блока 23 срабатывания.
В варианте выполнения полосовые фильтры являются фильтрами с переключением конденсатора и одновременно осуществляют фильтрацию и дискретизацию. В других вариантах выполнения фильтрацию и дискретизацию можно осуществлять раздельно.
В вариантах выполнения применяют только некоторые из описанных выше этапов. Нет необходимости вычислять все указанные параметры, и для обнаружения можно учитывать другие параметры.
1. Способ обнаружения электрической дуги в электрическом оборудовании (1), формирующем электрический сигнал, содержащий этапы, осуществляемые в текущем окне из множества временных окон наблюдения электрического сигнала, на которых:
i. применяют к указанному электрическому сигналу одновременно с по меньшей мере первой фильтрацией на первой частоте (F1) вторую фильтрацию на второй частоте (F2) и третью фильтрацию на третьей частоте (F3), при этом первая, вторая и третья частоты являются разными;
ii. определяют для указанного текущего окна по меньшей мере выборки, полученные в результате первой фильтрации, выборки, полученные в результате второй фильтрации, и выборки, полученные в результате третьей фильтрации;
iii. определяют корреляцию между выборками, определенными для текущего окна, и последующими выборками, определенными в результате осуществления этапов i и ii по меньшей мере для одного другого окна из множества временных окон наблюдения электрического сигнала; и
iv. обнаруживают присутствие электрической дуги как функции по меньшей мере от указанной определенной корреляции,
отличающийся тем, что
этап iii определения корреляции содержит определение по меньшей мере одной соответствующей корреляции среди
первой корреляции между упомянутыми выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после первой фильтрации и определенными для указанного другого окна;
второй корреляции между упомянутыми выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после второй фильтрации и определенными для указанного другого окна;
третьей корреляции между упомянутыми выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками, полученными после третьей фильтрации и определенными для указанного другого окна;
этап iv обнаружения присутствия электрической дуги зависит по меньшей мере от корреляции, определенной среди упомянутых первой, второй и третьей корреляций,
вычисляют число последовательных выборок со значением, превышающим ноль, среди выборок, получаемых в результате соответствующей фильтрации среди первой, второй и третьей фильтраций для текущего окна,
сравнивают упомянутое число с порогом; и
определяют присутствие электрической дуги в виде функции по меньшей мере упомянутого сравнения.
2. Способ по п. 1, в котором этап iv обнаружения присутствия дуги является функцией сравнения определенных корреляций упомянутых первой, второй и третьей корреляций с порогом.
3. Способ по п. 1, в котором этап iii определения корреляции включает в себя определение по меньшей мере каждой из упомянутых первой, второй и третьей корреляций.
4. Способ по п. 3, в котором этап iv обнаружения присутствия дуги является функцией по меньшей мере от каждой из упомянутых первой, второй и третьей корреляций.
5. Способ по п. 1, в котором вычисляют разность между упомянутыми первой, второй и третьей корреляциями для одного окна и упомянутыми соответствующими корреляциями для другого окна, при этом этап iv обнаружения присутствия дуги является функцией по меньшей мере от вычисленной разности.
6. Способ по п. 1, в котором ни одна из первой, второй и третьей частот не равна целому числу, кратному другой из упомянутых частот.
7. Машиночитаемый носитель, содержащий исполняемые вычислительными средствами (8) инструкции, побуждающие компьютер выполнять этапы способа обнаружения электрической дуги в электрическом оборудовании по п. 1.
8. Устройство (6) обнаружения электрической дуги в электрическом оборудовании (1), формирующем электрический сигнал, содержащее
блок (10) фильтрации-дискретизации, выполненный с возможностью, в течение временного окна наблюдения электрического сигнала, параллельной фильтрации упомянутого электрического сигнала путем первой фильтрации на первой частоте (F1), второй фильтрации на второй частоте (F2) и третьей фильтрации на третьей частоте (F3), при этом упомянутые первая, вторая и третья частоты являются разными,
и с возможностью определения, для упомянутого временного окна наблюдения сигнала, выборок сигнала, полученных в результате первой фильтрации, выборок сигнала, полученных в результате второй фильтрации, и выборок сигнала, полученных в результате третьей фильтрации;
при этом устройство обнаружения дополнительно содержит блок (8, 7) обработки, выполненный с возможностью определения корреляции между упомянутыми выборками, определенными для текущего временного окна наблюдения электрического сигнала, и выборками, определенными, по меньшей мере, для одного другого временного окна наблюдения электрического сигнала, и с возможностью обнаружения присутствия электрической дуги как функции, по меньшей мере, от упомянутой определенной корреляции;
отличающееся тем, что блок обработки выполнен с возможностью
определения упомянутой корреляции посредством определения, по меньшей мере, одной соответствующей корреляции среди:
- первой корреляции между упомянутыми выборками сигнала, полученными после первой фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками сигнала, полученными после первой фильтрации и определенными для другого окна;
- второй корреляции между упомянутыми выборками сигнала, полученными после второй фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками сигнала, полученными после второй фильтрации и определенными для другого окна;
- третьей корреляции между упомянутыми выборками сигнала, полученными после третьей фильтрации и определенными для текущего окна, и выборками сигнала, полученными после третьей фильтрации и определенными для другого окна; обнаружения присутствия электрической дуги в зависимости, по меньшей мере, от корреляции, определенной среди упомянутых первой, второй и третьей корреляций,
вычисления среди выборок, полученных в результате соответствующей фильтрации среди первой, второй и третьей фильтраций, числа последовательных выборок со значением, превышающим ноль, с возможностью сравнения упомянутого числа с порогом и с возможностью обнаружения присутствия электрической дуги в зависимости, по меньшей мере, от упомянутого сравнения.
9. Устройство (6) обнаружения электрической дуги по п. 8, в котором блок обработки выполнен с возможностью обнаружения присутствия электрической дуги как функции сравнения корреляций, определенных среди упомянутых первой, второй и третьей корреляций, с порогом.
10. Устройство (6) обнаружения электрической дуги по п.п. 8 или 9, в котором определение корреляции блоком обработки включает в себя определение, по меньшей мере, каждой из упомянутых первой, второй и третьей корреляций.
11. Устройство (6) обнаружения электрической дуги по п. 10, в котором обнаружение присутствия дуги блоком обработки является функцией, по меньшей мере, от каждой из упомянутых первой, второй и третьей корреляций.
12. Устройство (6) обнаружения электрической дуги по п. 8, в котором блок обработки выполнен с возможностью вычисления разности между упомянутыми первой, второй и третьей корреляциями для одного окна и упомянутыми соответствующими корреляциями для другого окна, и с возможностью обнаружения присутствия электрической дуги как функции, по меньшей мере, от вычисленной разности.
13. Устройство (6) обнаружения электрической дуги по п. 8, в котором ни одна из первой, второй и третьей частот не равна целому числу, кратному другой из упомянутых частот.
