CN101246195A - 用于电弧故障检测的系统、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

某些示例性实施例包括一个系统，该系统包括配置成提供输出信号的专用集成电路。输出信号可配置成使电路中的装置响应于检测到的故障而跳闸。专用集成电路可包括温度传感器。专用集成电路可配置成响应于温度传感器测得的温度，校正至少一个测得的电值。

Description

用于电弧故障检测的系统、设备和方法
技术领域
本发明涉及用于电弧故障检测的系统、设备和方法。
背景技术
美国专利No.6,459,273(Dollar)的全文被引用于此以作参考，其讲述了“用于具有电导体(14)的系统的溅射电弧故障检测器(10)，该电导体向负载导电”。溅射电弧故障检测器包括与导体连接的电流监测器(64)，该电流监测器响应于导体中电流状态，产生可变信号。电平检测器(58)与电流监测器相连，并且当可变信号超过第一电平时产生第一脉冲。级别检测器(62)与电流监测器相连，并且对可变信号级别的迅速增大进行响应。当可变信号超过第二电平时，级别检测器产生第二脉冲。电弧检验器(48)连接于电平检测器和级别检测器，对第一脉冲和第二脉冲进行合成，然后当合成后的脉冲超过第三电平时产生故障信号。”参见该专利的摘要。
美国专利No.6,707,651(Elms)的全文被引用于此以作参考，其讲述了“用于电弧故障或接地故障跳闸单元的跳闸信号发生器包括两个输入，这两个输入分别电连接于电弧故障检测电路和接地故障检测电路的两个输出。第二输入电连接于半导体开关装置的正极，例如，三端双向可控硅开关(triac)或者可控硅整流器(SCR)，其驱动跳闸螺线管的跳闸绕组。一个电路对电源的输出进行监测，并且当电源输出是可操作的时提供输出。当电源进行输出、两个第一输入之一有效并且第二输入无效时，跳闸逻辑电路驱动半导体开关装置的一个门电极。”参见该专利的摘要。
发明内容
某些示例性实施例包括一个系统，该系统包括配置成提供输出信号的专用集成电路。输出信号可配置成使电路中的装置响应于检测到的故障而跳闸。专用集成电路可包括温度传感器。专用集成电路可配置成响应于温度传感器测得的温度，校正至少一个测得的电值。
某些示例性实施例包括一个系统，该系统包括配置成提供输出信号的专用集成电路(ASIC)。输出信号可配置成使电路中的装置在检测到故障时跳闸。专用集成电路可包括温度传感器。专用集成电路可配置成响应于温度传感器测得的温度，校正至少一个测得的电值。
某些示例性实施例包含用于电弧故障电路中断和/或接地故障电路中断的电路。该电路可包含特定设计的ASIC元件，该ASIC元件能够接收和处理来自电弧故障传感器和/或接地故障传感器的信号，识别是否发生了故障和/或如果发生故障，则发出输出信号使电路跳闸，等等。基于这种ASIC的系统可具有相对简单的结构。通过例如加电复位、电平和定时控制、带有持续时间检查的大信号事件、片上精确调压和/或温度补偿功能等措施，可增强该电路的性能，其中温度补偿功能可校正一个或多个传感器读数和/或故障阈值。
某些示例性实施例包含加电复位功能，其可配置成避免在系统加电期间发生乱真跳闸。加电复位功能可配置成忽略一个或多个传感器读数和/或运算，这些读数和/或运算表示在系统启动期间的预定时间周期内发生了故障。片上温度传感器可补偿一个或多个测得的电值和/或与故障输入电路相关的阈值限制的由温度导致的变化。因为某些实施例中用于故障检查的传感器可提供与温度成线性变化的信号，并且从故障检测传感器到电弧检测器的信号调节电路也可与温度成线性变化，所以片上温度传感器的线性类型可用于故障检测的传感值和/或阈值电平的相对校正。
电平和定时控制电路可配置成在不同的应用或噪声条件下尽量避免不必要的乱真跳闸。电平和定时控制电路可采用联合的电平和信号持续时间的时间校验，从而尽量避免乱真跳闸。
大信号事件控制电路可配置成允许某些示例性实施例对强电弧故障和/或接地故障作出非常迅速的反应。当电弧故障和/或接地故障信号电平增大时，会增加着火或发生致命电弧放电的危险。在这种情况下，需要有效的和非常迅速的跳闸。
片上调压器能够对于相对简单的电源设计提供电压输出。在ASIC内进行最佳的和精确的设计可减少和/或避免对包含在示例性系统中的电阻进行激光修整处理。
附图说明
参考示例性的附图，通过下文对某些示例性实施例进行的详细说明，可更容易地理解各种可能的实用和有益的实施例：
图1是方框图，表示系统1000的示例性实施例；
图2是方框图，表示专用集成电路(ASIC)2000的示例性实施例；
图3是方框图，表示系统3000的示例性实施例；
图4是方框图，表示系统4000的示例性实施例；以及
图5是流程图，表示方法5000的示例性实施例。
具体实施方式
定义
在本文中实际使用下列术语，所附的定义适用如下：
一或一个：至少一个。
动作：执行某种活动。
活动：一种动作、行为、步骤和/或过程，或者这些动作、行为、步骤和/或过程的一部分。
适于：使得便于或者适合于特定应用或情况。
适配器：一种设备，用于实现装置或系统中一个或多个元件中的不同部分之间的操作兼容性。
交流电：在电路中每隔固定时间就反转电流方向的电流。
幅度：变量的大小。
和/或：和...一起或者二者择一。
装置：一种用于某种特定目的的仪器或设备。
专用集成电路：刻蚀或压印在芯片上的一套电子元件和元件之间的相互连接电路，该芯片被设计用于执行某种特定功能。
大约：几乎与...相同。
电弧故障：两个或更多导体之间的放电，这种放电至少与预定的电压大小、电流大小和/或功率大小相关。
关联：与...相关的。
自动：工作或运行的方式实质上与外界影响或者控制无关。例如：一旦在视野内“看见”人，自动照明开关可打开，而无需手工操作该照明开关。
避免：防止或者尽力阻止发生。
运算：进行计算。
能够：至少在某些实施例中能够。
起因于：由...引起。
电路：电传导路径。
断路器：适于自动断开交流电电路的设备。
比较：为了发现相似或者差异而进行检查。
包括：包含但不限于。
配置成：能够执行特定功能。
连接：结合或集中在一起。
控制：对..行使命令和/或决定性的影响；指示；按需求调整；和/或调节。
校正：调整到更符合要求的值。
可耦合的：能够结合、连接和/或联系在一起。
耦合：以某种方式连接。
数据：明确的信息块，通常具有特定的或者预定的格式，和/或被组织起来表示概念。
定义：建立其概要、形状或结构。
检测：感觉、察觉和/或识别。
设备：机器、机器产品和/或其集合。
差动电流：第一导体中第一电流与第二导体中第二电流之间的差异。
持续时间：发生和/或存在某种情况的时间周期的量度。
电的：与电有关的。
能量：可利用的功率。
故障：电弧故障或接地故障。
频率：在指定时间间隔内发生特定周期现象的次数。
增益：信号的功率、电压和/或电流的增减，表示成输出与输入的比率。
接地故障：电气装置或电路对地短路。
触觉的：涉及人类肌肉运动的感觉和/或人类的接触感觉。许多潜在触觉体验包括各种感觉，身体位置的感觉差异以及至少部分地以非视觉、非听觉和非嗅觉方式所感知的在时间的感觉变化，包括以下这些感觉：有触觉的(正接触的)接触、主动触及、紧握、压缩、摩擦、牵引、滑动、拉伸、推动、扭转、碰撞、击穿、振动、运动、加速、痉挛、脉动、定向、四肢定位、重力、纹理、裂开、凹陷、粘稠、疼痛、发痒、潮湿、温度、导热性和热容量等。
表示：用于指示。
信息设备：能够处理信息的任何设备，例如任何通用计算机和/或专用计算机，这些计算机比如是个人计算机、工作站、服务器、小型计算机、大型机、巨型计算机、计算机终端、膝上计算机、便携计算机和/或个人数字助理(PDA)、移动终端、蓝牙设备、通信装置、“智能”电话(比如类似Treo的设备)、消息服务(比如黑莓(blackberry))接收器、传呼机、传真机、蜂窝电话、传统电话、电话设备、程序化的微处理器或微控制器和/或周边集成电路元件、ASIC或其他的集成电路、硬件电子逻辑电路、比如离散元件电路和/或PLD、PLA、FPGA或PAL等可编程逻辑器件，等等。总之，只要某种设备中具有有限状态机至少能够实现本文所述方法、结构和/或图形用户界面的一部分，那么任何这样的设备都可用作信息设备。信息设备可包括比如一个或多个网络接口、一个或多个处理器、一个或多个包含指令的存储器和/或一个或多个输入/输出(I/O)设备、一个或多个与I/O设备耦合的用户界面等元件。
输入：涉及向一种设备输入的电。
输入/输出(I/O)设备：任何与感觉相关的输入和/或输出设备，比如听觉设备、视觉设备、触觉设备、嗅觉设备和/或味觉设备，举例来说，这些输入输出设备包括监视器、显示器、投影仪、头顶显示器、键盘、袖珍键盘、鼠标、轨迹球、游戏杆、游戏键盘、滚轮、触盘、触板、指示器、麦克风、扬声器、摄像机、照相机、扫描仪、打印机、触觉设备、振动装置、触觉仿真器和/或触觉衬垫，还可能包括附属于或连接于输入输出设备的端口。
安装：在适当位置连接或设置，并为使用作好准备。
综合：确定总和。
电平和定时控制电路：一个或多个电耦合的元件，这些元件配置成确定信号幅度是否超过了第一预定阈值并且信号持续时间是否超过了第二预定阈值。
机器指令：适于使机器(比如信息设备)执行特定操作或实现特定功能的指示。
机器可读介质：一种物理结构，机器可从中获取数据和/或信息。机器可读介质的例子包括存储器、穿孔卡片等。
管理：指导或控制。
可以：至少在某些实施例中可准许和/或允许。
测量：相对于某一标准，测出某事物的值。
机构：配置成实现某一功能的一个或多个元件。
存储设备：一种装置，能够存储如指令和/或数据之类的模拟信息或数字信息。存储设备的例子包括非易失存储器、易失性存储器、随机存取存储器、RAM、只读存储器、ROM、闪存、磁性介质、硬盘、软盘、磁带、光学介质、光盘、高密度磁盘、CD、数字多用途盘、DVD和/或冗余磁盘阵列等。存储设备可耦合于信息处理器，和/或存储适于信息处理器执行的指令(如本文公开的实施例所述)。
方法：一种用于完成某事的过程、步骤和/或相关活动的集合。
中性电流：配电系统中共用载流导体上的电流。
中性线路电流传感器：配置成测量中性电流的设备或系统。
噪声：随机的和/或间歇的非数据信号。
乱真跳闸(nuisance trip)：不必要的跳闸。
获取：接收、运算、确定和/或计算。
片上线性温度传感器：一种驻留在集成电路上的设备或系统，它配置成提供表示温度的值，该值与温度之间基本呈线性变化关系。
振荡电路：一个或多个电耦合的元件，配置成控制波形的频率。
输出：产生和/或形成的某事物。
输出电路：一个或多个电耦合的元件，配置成向包含于电路中的设备提供跳闸信号。
相移：(动词)改变波形的相位。
多个：复数和/或大于一个的情况。
电源：一个或多个电耦合的元件，配置成向设备或系统供电。
加电：涉及在电路中启动一个电流。
加电复位电路：一个或多个电耦合的元件，配置成通过重设否则会提供跳闸信号的系统或值，从而避免在加电期间跳闸。
预定的：预先建立的。
防止：阻止发生某事件。
信息处理器：一种用于执行一个或多个预定任务的设备或机器可读指令集合。信息处理器可包括任何硬件、固件和/或软件，或者它们的总合。信息处理器可运用机械的、气体的、水力的、电的、磁的、光的、信息的、化学的和/或生物的原理、信号和/或输入来执行任务。在某些实施例中，通过操作、分析、修改、转换、传输可执行程序和/或信息设备所用的信息，和/或将这些信息发送到输出装置，信息处理器可根据这些信息进行动作。信息处理器可用作中央处理器、局部控制器、远程控制器、并行控制器和/或分布式控制器等。除非另有说明，信息处理器可以是比如微控制器和/或微处理器之类的通用设备，比如，位于加利福尼亚圣克拉拉的英特尔公司制造的Pentium IV系列微处理器。在某些特定实施例中，信息处理器可以是专用设备，比如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，该ASIC或FPGA已被设计成以在硬件和/或固件实现本文公开实施例的至少一部分。
生产：研制或制造。
提供：供应和/或供给。
迅速：非常快，时间短于约20毫秒。
反应：对激励进行响应。
接收：得到、取得、获得和/或被给予。
相对：跟...比较。
呈现：比如借助于任何视觉、听觉和/或触觉装置，以数据、命令、文本、图像、声音、视频、动画和/或超链接等形式让人感知，这些装置比如是显示器、监测器、电子报纸(electric paper)、视觉植入(ocular implant)、耳蜗植入(cochlearimplant)、扬声器等等。
重复地：一次又一次；反复地。
作出响应的：对感应和/或激励作出反应。
传感器：适于自动进行检测或监测的设备或系统。
集合：相关多个数量。
信号：可检测到的传输能量，比如脉冲或诸如电压、电流或电场强度之类的变动电量。
可控硅整流器：具有三个端子的有源器件，作为门控二极管。
仿真：建立为另一事物的表示或模型。
仿真电路：一个或多个电耦合的元件，配置成产生类似于表示电弧故障或接地故障的波形的波形。
状态：和描述设备和/或系统特征相关的信息(例如，开、关、出错等)。
存储：通常在存储器中存放、保存和/或保留数据。
强：表现为测得的电流幅度大于大约250安培。
实质上：很大程度上。
支持：承受重量，尤指从下向上承受重量。
系统：机构、设备、数据和/或指令的集合，该集合被设计成实现一种或多种特定功能。
温度：物质样本分子的平均动能的度量标准，按照标准尺寸指定的计量单位或刻度表示。
阈值：一个点，当超过该点时会产生特定的效果或结果。
时延：原因和原因的结束之间的时间间隔。
跳闸：断开电路；自动中断电路中的电流。
用户：使用设备的任何人、过程、设备、程序、协议和/或系统。
用户界面：向用户呈现信息和/或向用户请求信息的任何设备。用户界面至少包括文本元件、图形元件、声音元件、视频元件、动画元件和/或触觉元件之一。比如，文本元件可由打印机、监测器、显示器、投影仪等提供。比如，图形元件可由监测器、显示器、投影仪和/或可见指示设备提供，以光、标记(flag)、信标(beacon)等形式出现。比如，声音元件可由扬声器、麦克风和/或其他产生和/或接收声音的设备提供。比如，视频元件或动画元件可由监测器、显示器、投影仪和/或其他视觉设备提供。比如，触觉元件可由超低频扬声器、振荡器、有触觉的激励器、有触觉的衬垫、仿真器、键盘、袖珍键盘、鼠标、轨迹球、游戏杆、游戏键盘、滚轮、触盘、触板、指示器和/或其他的触觉装置等提供。用户界面可包括一个或多个文本元件，比如一个或多个字母、数字、符号等。用户界面可包括一个或多个图形元件，比如图形、图像、图片、图标、窗、标题栏、面板、图表、标签、绘图、矩阵、表格、表单、日历、大纲视图、框架、对话框、静态文本、文本框、列表、选项表、弹出列表、下拉列表、菜单、工具条、停靠条、复选框、单选按钮、超链接、浏览器、按钮、控件、调色板、预览面板、色盘、刻度盘、滑块、滚动条、光标、状态栏、步进器和/或进度条等。文本和/或图形元件可用于对外形、背景色、背景风格、边界风格、边界厚度、前景色、字体、字体风格、字体大小、对齐、行距、缩进、最大数据长度、确认、查询、光标类型、指针类型、自动控制大小、布局和/或尺寸等的选择、编程、校正、改变、指定等操作。用户界面可包括一个或多个听觉元件，比如音量控制、音调控制、速度控制、声音选择器和/或一个或多个用于控制音频播放、速度、暂停、快进、倒带等的元件。用户界面可包括一个或多个视频元件，比如用于控制视频播放、速度、暂停、快进、倒带、放大、缩小、旋转和/或倾斜等的元件。用户界面可包括一个或多个动画元件，比如用于控制动画播放、暂停、快进、倒带、放大、缩小、旋转、倾斜、颜色、亮度、速度、频率、外形等的元件。用户界面可包括一个或多个触觉元件，例如利用触觉刺激、推力、压力、振动、运动、位移、温度等的元件。
借助：用...方法和/或利用。
电压：电路中任何两个导体之间的电位差。
调压器：用于控制电路中电压幅度的设备。
波：导致电能在介质中逐步地从一点到另一点传输的干扰、变化和/或事件。
波形：电压和/或电流随着时间变化而变化的轮廓图、图表和/或可视模型。
图1是系统1000的示例性实施例的方框图，该系统包括ASIC 1100中的电弧故障和/或接地故障检测器。在中性线上使用的电流传感器1600可配置成用在电弧故障监测中。差动电流传感器1500用在中性线和导线上，可配置成用于接地故障监测中。可向ASIC 1100提供来自电流传感器1600和/或差动电流传感器1500的输入信号。在某些示例性实施例中，ASIC 1100可配置成调节信号、放大信号、检测电弧故障、检测接地故障、调整电压、响应于来自推式测试开关的信号而测试系统1000的一个或多个元件、在加电期间重置故障检测计数器、补偿电流传感器1600和/或差动电流传感器1500的温度变化、和/或控制断路器跳闸功能等。具有ASIC的电路中的一组元件1700，比如多个电阻和多个电容器，可被用来控制和校准电平或定时参数。系统1000的功率消耗可以相当低。系统1000可以包括具有输出电压(比如在大约10伏到大约15伏之间)的直流电源1800(独立电源或非独立电源)，并且可配置成提供小于大约15毫安的直流电流容量。ASIC 1100可配置成如果检测到电弧故障或接地故障，则产生跳闸控制信号，该信号可驱动螺线管1200，从而激励机械跳闸装置1300通过打开开关1400，断开与负载(未示出)连接的电源。
图2是ASIC 2000的示例性实施例的方框图，该系统可配置成提供输出信号。输出信号可配置成使电路中的装置响应于检测到的故障而跳闸。ASIC 2000可包括任何合理的管脚数目，例如管脚数目为12、14、16、18、19、20和/或24等。管脚可按比如从P1到P16的顺序地进行编号。对于包括16个管脚配置的某些示例性实施例，管脚和/或电路的分布和说明如下：
P1(REG)：片上调压器输出(比如+5V直流)管脚和/或电路，可接收来自片上调压器2100的电流。片上调压器2100可以是相对精确的直流电压源，用于ASIC 2000内部的电弧故障信号调节电路2200和/或经过P1连接的ASIC2000外部的第二电路(未示出)。片上调压器2100可为芯片测试的目的而提供电能。
P2(PTT)：一种用于测试输入管脚和/或电路的激励，可以是用于常开开关输入信号的一种输入。开关接通时，可向电弧故障检测电路的输入级产生仿真电弧信号。如果被测元件正常工作，那么在P8(SCR)管脚上产生跳闸输出信号，从而断开电气系统和/或电耦合到该系统的负载的电力传输。这个管脚还可用于元件或产品测试的目的。
P3(OSC)：振荡器控制输入管脚和/或电路，可配置成控制用于激励测试电路的仿真波形频率。管脚P3可电耦合于电容器，该电容器可影响波形频率并且可通过“AFOUT”管脚进行校验。
P4(GFINPUT)：接地故障输入管脚和/或电路，可用于来自差动电流传感器的输入信号。
P5(GFOUT)：接地故障输出信号输出管脚和/或电路，可用于校准ASIC2000内部的接地故障输入信号放大电路的增益。在某些示例性实施例中，为了ASIC 2000内部的固定增益，可不向P5提供信号。管脚P5还可用于信号测试的目的。
P6(POR)：加电复位输入管脚和/或电路，可用于校准或设置加电时延，时延范围通常是几毫秒到大约100毫秒。
P7(GFDLY)：时延输入管脚和/或电路，可用于设置或调整来自于接地故障检测电路的信号的时延。该时延可配置成避免乱真和/或噪声引起的跳闸。
P8(SCR)：可控硅整流器(SCR)控制输出管脚和/或电路，可用于控制SCR的状态。当管脚P8的信号为高时，可导通SCR，并且可通过螺线管的动作激活跳闸机构。
P9(GND)：ASIC 2000的接地管脚和/或电路。
P10(AFINT)：电弧故障综合信号控制或调节输入管脚和/或电路。
P11(AFPHSHIFT)：电弧故障信号相移输入管脚和/或电路，可用于使ASIC2000内部信号同步，便于电弧故障检测。
P12(AFOUT)：电弧故障输出管脚和/或电路，可用于校准ASIC 2000内部的电弧故障输入信号放大电路的增益。某些示例性实施例为了ASIC 2000内部的固定增益，可不向这个管脚提供信号。在某些示例性实施例中，这个管脚可用于信号测试的目的。
P13(AFINTISET)：电弧故障综合电流控制或设置输入管脚和/或电路，可用于设置或校准信号电平。信号电平可影响已连接电路对电弧故障信号的灵敏度。
P14(AFINPUT)：电弧故障输入管脚和/或电路，可为中性线接收来自电流传感器的输入信号。
P15(NEUT)：用于电弧故障输入管脚和/或电路的输入管脚，可以用于中性线的电流传感器的接地端。
P16(VDD)：直流(DC)电压输入管脚和/或电路，可接收大约10伏到大约15伏之间的电压。
包含在ASIC 2000中的管脚可按任何物理或逻辑顺序或排列方式实现。图2所描述的管脚和/或电路分布的实施例仅仅是说明性的实施例，而不是对发明本质的限制。
每个与ASIC 2000相关的管脚可电耦合到对应的电路，该对应的电路配置成传输和/或处理与每个各自管脚关联的信号。例如：ASIC 2000可包括：
加电复位电路，配置成避免在系统加电期间发生乱真跳闸；
一个电路，配置成为接地故障而接收输入；
一个电路，配置成控制电路的增益，该电路被配置为接收接地故障输入信号；
一个电路，配置成控制与接地故障输入信号关联的时延；
一个电路，配置成控制可控硅整流器的状态；
一个电路，配置成控制电弧故障综合；
一个电路，配置成移相电弧故障信号；
一个电路，配置成控制为电弧故障接收输入的电路的增益；
一个电路，配置成控制电弧故障信号幅度；
一个被配置成从中性线路电流传感器接收输入的电路；和/或
一个被配置为接收电弧故障输入信号的电路，等等。
ASIC 2000可包括调压器2100，调压器2100可配置成向ASIC 2000的内部和/或外部的一个或多个电路和/或子电路提供相当稳定的电压。调压器2100提供的电压可是直流电压，电压大小比如为20伏、18.2伏、15伏、12.1伏、10伏、8.4伏、6伏、5伏、4.2伏、3.1伏、1.8伏、1.5伏，和/或电压大小是这些值之间的任何值或者任何子范围。
ASIC 2000可包括PTT信号发生器2840，PTT信号发生器2840可是波形发生器电路。PTT信号发生器2840可以是仿真电路，配置成向ASIC 2000的输入仿真表示电弧故障的信号。比如，激励到测试(PTT)信号发生器2840的输出频率可由连接于比如P3的电容器控制和/或设置，并且如果从比如P2检测出信号发生从高到低的变化，那么启动一个信号，和/或将这个信号发送到电弧故障信号调节电路2200的输入端。PTT信号发生器2840可包括仿真电路，该仿真电路配置成向ASIC 2000的输入仿真表示指示电弧故障的信号。可以响应于用户动作而产生信号，而这种用户动作比如是按下按钮向诸如P2的管脚提供输入。PTT信号发生器2840可包括振荡电路，该振荡电路配置成控制仿真电路的仿真波形频率。
电弧故障信号调节电路2200可从电流传感器接收输入，该电流传感器配置成基于通过比如P14和P15以及PTT信号发生器2840流经中性线的电流而获取的信号。该输入可调节到所需的电平，并且该输入代表真正的电弧信号。该输入可由电弧故障信号调节电路2200发送到电弧故障检测电路2300，以便进行事件分析。
ASIC 2000可包括温度传感器2600，该传感器可是片上传感器。温度传感器2600可提供随温度线性变化的温度信号。来自温度传感器2600的温度信号经过温度补偿后，可用于校正一个或多个信号和/或阈值。
ASIC 2000可包括用于电弧事件2500的阈值电平控制器，该控制器可接收来自温度传感器2600的输入信号。用于电弧事件2500的阈值电平控制器可校准用于电弧故障检测电路2300的阈值电平，从而补偿由来自于电流传感器的输入信号的变化导致的温度变化，该电流传感器电耦合于例如P4和/或P14。
电弧故障检测电路2300可配置成识别是否正在由电弧故障输入发生电弧事件，并且如果已经确认发生电弧，那么该电路可向接地故障信号调节电路2880发送输出信号，然后通过大信号事件控制电路2700或电平和定时控制电路2800。可向跳闸控制电路2940发送跳闸信号。比如，经过P10、P11和/或P13获取的参数设置，可校准跳闸控制电路2940。来自温度传感器2600的信号可影响跳闸控制电路2940。通过由PTT信号发生器2840发送的输入信号，可测试和/或验证ASIC 2000的性能。
大信号事件控制电路2700可包括持续时间校验。在某些实施例中，大信号事件控制电路2700可用于监测是否存在故障电平超过预定阈值的情况。如果故障电平超过预定阈值，那么ASIC 2000可配置成判断故障持续时间是否短于预定持续时间。ASIC 2000可配置成如果故障持续时间低于预定持续时间，那么不向电气设备发送跳闸的信号，从而可减少不必要的跳闸或乱真跳闸的概率。否则，通过跳闸控制电路2940提供的信号，具有特定电平的真正故障信号可导致断路装置非常迅速地跳闸。例如：大信号事件控制电路2700可配置成对强电弧故障和/或接地故障作出快速反应。
电平和定时控制电路2800可处理故障信号，这种故障信号的特征在于幅度不够高，使大信号事件控制电路2700无法进行处理。故障信号可表明一种故障情况，这种情况可能在一个预定的时间量内存在。为高电平事件而产生跳闸信号的时间量可以较短些，而为低电平事件而产生跳闸信号的时间量可以较长些。定时可以由经过P7所获得的输入来校准。电平和定时控制电路2800可配置成防止来自于连接电路的接收信号中的噪声引起乱真跳闸。电平和定时控制电路2800可配置成将接收信号的幅度与预定幅度阈值进行对比。电平和定时控制电路2800可配置成将接收信号的持续时间与第二预定持续时间阈值进行对比。
跳闸控制电路2940可以是用于控制可控硅整流器(SCR)的接口电路。ASIC 2000可包括加电复位电路2900，该电路可配置成在ASIC 2000和/或涉及ASIC 2000的系统加电期间的短时间内避免发生乱真跳闸。这个短时间可以由例如经过管脚P6提供的参数来设置。
图3是系统3000的示例性实施例的方框图，可包括ASIC 3100，ASIC 3100与图2的ASIC 2000类似。系统3000包含的全部电阻或电容器可用于配合紧急情况、设置系统参数或者过滤噪声。系统3000可包括导线3200和中性线3300。通过电流传感器3400可测量经过中性线3300的电流。差动电流传感器3500可监控导线3200和中性线3300之间的差动电流。系统3000可包括测试按钮3600的激励，其可向ASIC 3100提供一个信号，表示请求测试系统3000所包含的一个或多个元件。电源3700可向ASIC 3100供电。ASIC 3100的输出3750可提供给SCR，以对SCR进行控制。
图4是方框图，表示系统4000的示例性实施例。系统4000可包括电弧校对器4400、接地故障检测器4500、电平校验器4600和/或SCR缓冲器4700。在某些示例性实施例中，可在如图2的ASIC 2000这样的ASIC中包含电弧校对器4400、接地故障检测器4500、电平校验器4600和/或SCR缓冲器4700。
图5是流程图，表示方法5000的示例性实施例。在活动5100，设计ASIC。比如，ASIC可设计成提供一个输出信号，该输出信号设置成响应于检测到的故障而使电路中的装置跳闸。ASIC可设计成包括片上线性温度传感器。ASIC可设计成和/或可配置成响应于片上线性温度传感器测得的温度，校正至少一个测得的电值。ASIC可包括电平和定时控制电路，该电路配置成避免因来自该电路的接收信号中的噪声而产生乱真跳闸。电平和定时控制电路可配置成将接收信号的幅度与预定幅度阈值进行对比。电平和定时控制电路可设计成和/或配置成将接收信号的持续时间与预定时间阈值进行对比。ASIC可设计成包括一个或多个电路，这些电路配置成提供一个或多个输入信号的模数转换。例如：ASIC可配置成从电流传感器接收模拟形式的输入信号。ASIC可包括将输入信号转换为数字表示形式的电路。
在活动5200，可以生产ASIC。可采用任何制造方法生产ASIC。可通过建立用于光刻蚀法的光刻掩膜的方法来生产ASIC。生产ASIC可包括湿蚀刻和/或干蚀刻、等离子体灰化、热处理、化学气相淀积、物理汽相淀积、分子束外延、电镀、化学机械抛光、晶片测试、晶片背磨、冲切、集成电路焊接、集成电路封装和/或任何其他本领域技术人员公知的处理技术等。
在活动5300，ASIC可被安装为电弧故障和/或接地故障保护系统的一部分。该系统可包括带有连接负载的电路。该系统可包括配置成测量中性线上的电流的电流监测器。该系统可包括配置成测量导线和中性线之间差动电流的差动电流监测器。这个系统可包括ASIC，该ASIC可电耦合到跳闸装置，跳闸装置配置成响应于检测到的电弧故障和/或接地故障使设备跳闸，从而停止电路中的电流。
在活动5400，可以测试ASIC。通过自动产生的波形，可测试ASIC的电弧故障性能。自动产生的波形可被产生以响应于已检测到的电弧故障，对系统所包含的一个或多个设备的固有性能进行校验。在某些示例性实施例中，可测试ASIC响应于接地故障的固有性能。表示接地故障的信号可以被ASIC仿真，和/或被提供给ASIC，从而测试响应于接地故障的固有性能。ASIC可向一个或多个电气装置提供输出信号，这些电气装置配置成停止所连接的电路中的电流。
在活动5500，可获得电测量值。例如：可获得中性线电流测量值和/或导线与中性线之间的差动电流测量值。
在活动5600，基于通过ASIC的电测量值，可在电路中检测到故障。ASIC可按与风险相称的比率响应于已检测到的故障，该风险与故障的电平和持续时间相关。响应于检测到的故障，ASIC可提供一个信号，请求停止电路中的电流。响应于该信号，可使设备跳闸，并且使电路去能。
本领域技术人员通过阅读上述某些示例性实施例的详细说明和附图，可以很容易地明白其他实用、有效的实施例。应当理解，可能出现各种变化、修改和其他实施例，因而所有这些变化、修改和实施例都被认为是落入本申请的精神和范围内。
因此，不管本申请的任一部分的内容(例如，标题、技术领域、背景技术、概要、说明书摘要、附图等)，除非通过明确定义、声明或论证等来明确地指出相反内容，否则，无论是否是本申请、和/或任何要求优先权的申请中的权利要求，也无论是否是原始提出的，就权利要求而言：
不需要包含任何特定描述或说明的特征、功能、活动、或元件，任何特定的活动顺序或任何特定的元件相互关系；
任何元件都可集成、分离和/或复制；
任何活动都可重复，通过多个实体执行和/或在多个权限中执行；以及
任何活动或元件都可特别地除去，活动的顺序可以变化，和/或元件的相互关系可以变化。
因此，说明书和附图实质上是说明性的，而不是限制性的。另外，本文所述的任何数字或范围，除非明确指出，否则这些数字和范围都是近似值。当本文描述任何范围时，除非明确指出，否则这些范围包括范围内的全部值以及其全部子范围。在这里被引作参考的任何资料上的任何信息(例如，美国专利、美国专利申请、书籍、论文等)，只有那些与本文所述内容和附图没有冲突的信息才作为参考。如有冲突，包括使本文的任何权利要求或要求优先权的任何权利要求无效的冲突，那么本文特别不引用这种被引作参考的资料中的任何这种冲突信息。

Claims (23)

1. 一种系统，包括：
专用集成电路，配置成提供一个输出信号，所述输出信号配置成响应于已检测到的故障使电路中的设备跳闸，所述专用集成电路包括：
片上线性温度传感器，所述专用集成电路配置成响应于所述片上线性温度传感器测得的温度，校正至少一个测得的电值；以及
电平和定时控制电路，配置成避免由来自于所述电路的接收信号中的噪声所引起的乱真跳闸，所述电平和定时控制电路配置成比较所述接收信号的幅度和第一预定阈值，所述电平和定时控制电路配置成比较所述接收信号的持续时间和第二预定阈值。
2. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路进一步地包括：
加电复位电路，配置成在系统加电期间避免乱真跳闸。
3. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
仿真电路，配置成向所述专用集成电路的输入仿真一个表示电弧故障的信号，所述输入响应于用户的动作而产生。
4. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
振荡电路，配置成控制仿真电路的仿真波形频率。
5. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成接收用于接地故障的输入。
6. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成控制电路的增益，该电路被配置成接收接地故障输入信号。
7. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成控制与接地故障输入信号相关的时延。
8. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成控制可控硅整流器的状态。
9. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成控制电弧故障综合。
10. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成移相电弧故障信号。
11. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成控制电路的增益，该电路被配置成接收电弧故障的输入。
12. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成控制电弧故障信号幅度。
13. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成从中性线电流传感器接收输入。
14. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
一个电路，配置成接收电弧故障输入信号。
15. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
控制电路，配置成对强电弧故障作出迅速反应。
16. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
控制电路，配置成对接地故障作出迅速反应。
17. 如权利要求1所述的系统，所述专用集成电路更进一步地包括：
调压器，配置成从所述专用集成电路提供输出电压。
18. 如权利要求1所述的系统，更进一步地包括：
电源。
19. 如权利要求1所述的系统，更进一步地包括：
一种装置，配置成在所述电路中使所述设备跳闸。
20. 如权利要求1所述的系统，更进一步地包括：
传感器，配置成在所述电路中测量中性电流。
21. 如权利要求1所述的系统，更进一步地包括：
传感器，配置成在所述电路中测量差动电流。
22. 一种方法，包括：
生产专用集成电路，该电路配置成提供一个输出信号，所述输出信号配置成响应于已检测到的故障使电路中的设备跳闸，所述专用集成电路包括：
片上线性温度传感器，所述专用集成电路配置成响应于所述片上线性温度传感器测得的温度，校正至少一个测得的电值；以及
电平和定时控制电路，配置成避免由来自所述电路的接收信号中的噪声所引起的乱真跳闸，所述电平和定时控制电路配置成比较所述接收信号的幅度和第一预定阈值，所述电平和定时控制电路配置成比较所述接收信号的持续时间和第二预定阈值。
23. 一种专用集成电路，包括：
输出电路，配置成提供一个输出信号，所述输出信号配置成响应于已检测到的故障使电路中的设备跳闸；
片上线性温度传感器，所述专用集成电路配置成响应于所述片上线性温度传感器测得的温度，校正至少一个测得的电值；以及
电平和定时控制电路，配置成避免由来自所述电路的接收信号中的噪声所引起的乱真跳闸，所述电平和定时控制电路配置成比较所述接收信号的幅度和第一预定阈值，所述电平和定时控制电路配置成比较所述接收信号的持续时间和第二预定阈值。
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