可以增加高頻交流電流信息以改進相對于電力系統(tǒng)噪聲的電弧故障檢測。另夕卜，在一些實施例中，可以監(jiān)控直流電力系統(tǒng)的電壓輸出，而不是電流輸出，用于檢測直流電力系統(tǒng)中的電弧。這種實施例可以采用電力系統(tǒng)電壓數(shù)據(jù)以及電力系統(tǒng)電流數(shù)據(jù)以更好地將串聯(lián)電弧與并聯(lián)電弧區(qū)別開。另外，在一些實施例中，可以用交流電壓傳感器代替電流傳感器202，該交流電壓傳感器可以連接在直流電力線兩端。這種交流電壓傳感器可以被實現(xiàn)為用于在直流電力系統(tǒng)與一個或者多個AFD之間提供電隔離的耦合電容器的電流互感器。
[0050]此處還描述了，PV系統(tǒng)100可以包括直流斷開開關(guān)112，一旦檢測到這種電弧，就可以采用該直流斷開開關(guān)112熄滅電弧。在一些實施例中，為了熄滅這種電弧，PV系統(tǒng)可以包括用于斷開一個或者多個PV板的在一個或者多個PV模塊內(nèi)的固態(tài)開關(guān)、用于將一個或者多個PV串與負載斷開的匯線箱內(nèi)的一個或者多個接觸器或電路斷路器和/或用于打開/短路負載的一個或者多個機構(gòu)。
[0051]此處還描述了，PV系統(tǒng)100可以包括匯線箱104。在一些實施例中，可以不用匯線箱實現(xiàn)這種PV系統(tǒng)，從而允許一個或者多個PV串直接連接至負載。
[0052]另外，注意，在檢測直流電力系統(tǒng)中電弧的示例性方法300a、300b、300c中采用的比率通常不需要使用復(fù)雜的除法運算，而是可以利用條件測試執(zhí)行，例如，在指定閾值乘以相應(yīng)比率的分母之后。還應(yīng)注意，可以通過組合這些比率中的兩個或更多個來定義更復(fù)雜的測試。例如，可以組合兩個比率APDF/APC和APDF/APDM以形成單個比率APDF2/APC/APDM。同樣地，可以組合兩個比率H)F/PC和PDF/PDM以形成單個比率roF2/PC/PDM。也可以采用這些比率的其它合適組合以更好地將直流電弧與負載開關(guān)噪聲區(qū)別開。
[0053]還應(yīng)注意，此處描述的一個或者多個實施例可以包括PV負載，例如用于調(diào)節(jié)直流-直流轉(zhuǎn)換使得每個PV模塊或者PV串在最大功率點處工作的優(yōu)化器，用于調(diào)節(jié)直流-交流轉(zhuǎn)換使得每個PV模塊在最大功率點處工作的微逆變器以及連接到一個或者多個PV串的直流-交流逆變器。此處描述的實施例還可以與附接至每個PV模塊的電弧故障檢測器(AFD)結(jié)合，并且可以與接地故障檢測器結(jié)合使用。
[0054]另外，此處描述了，用于檢測直流電力系統(tǒng)中電弧的系統(tǒng)200(參見圖2)可以包括電流傳感器202、整流器204、濾波器206、比較器208、脈沖積分器210和處理器212，并且電流傳感器202可以被實現(xiàn)為用于監(jiān)控直流電力系統(tǒng)電流輸出的電流互感器。在一些實施例中，用于檢測直流電力系統(tǒng)中電弧的系統(tǒng)可以包括多個這種電流傳感器以在直流電力系統(tǒng)中提供串聯(lián)電弧的改進檢測。
[0055]圖7描繪了用于在直流電力系統(tǒng)中檢測家庭運行電纜或者任何其它合適布線運行上的電弧的示例性系統(tǒng)700。如圖7所示，系統(tǒng)700包括多個電流傳感器702.1-702.4、整流器704、濾波器706、比較器708、脈沖積分器710和處理器712。例如，多個電流傳感器702.1-702.4可以各自被實現(xiàn)用于監(jiān)控直流電力系統(tǒng)電流輸出的電流互感器。除系統(tǒng)700系統(tǒng)使用四個傳感器702.1-702.4工作以外，系統(tǒng)700的工作如同系統(tǒng)200的工作(參見圖2) 一樣。注意，為了圖示目的，圖7描繪了包括四個電流傳感器702.1-702.4的系統(tǒng)700，并且系統(tǒng)700可以可選地包括任何其它合適數(shù)量的這種電流傳感器。
[0056]將參考下列說明性示例和圖7進一步理解系統(tǒng)700。在該示例中，四個電流傳感器702.1-702.4并聯(lián)連接以分別監(jiān)控家庭運行電纜上的四個PV串，該家庭運行電纜可以包括總共十二個或者任何其它合適數(shù)量的這種PV串。此外，在該示例中，假設(shè)串聯(lián)電弧以大約3安培(AC)的電流波動發(fā)生在家庭運行電纜上。假定阻抗相同，家庭運行電纜上的十二個PV串中的每一個因此接收大約3/12或者0.25安培(AC)的電弧電流。對于由相應(yīng)電流傳感器702.1-702.4監(jiān)控的四個PV串，由電流傳感器702.1監(jiān)控的第一 PV串接收大約0.25安培(AC)的電弧電流I1,由電流傳感器702.2監(jiān)控的第二 PV串接收大約0.25安培(AC)的電弧電流12，由電流傳感器702.3監(jiān)控的第三PV串接收大約0.25安培(AC)的電弧電流13，以及由電流傳感器702.4監(jiān)控的第四PV串接收大約0.25安培(AC)的電弧電流14。然而，由于四個電流傳感器702.1-702.4并聯(lián)連接，因此提供給全波整流器704的組合電弧電流為大約4*0.25或者I安培(AC)。
[0057]通過采用并聯(lián)連接的四個電流傳感器702.1-702.4以向系統(tǒng)700內(nèi)的全波整流器704提供增強水平的電弧電流，可以實現(xiàn)家庭運行電纜或者任何其它合適布線運行上串聯(lián)電弧的改進檢測。注意，盡管圖7描繪了并聯(lián)連接的四個電流傳感器702.1-702.4，但可以并聯(lián)、串聯(lián)或者以并聯(lián)/串聯(lián)互連的任何其它合適組合連接任何合適數(shù)量的這種電流傳感器。還應(yīng)注意，為了圖示目的，上面討論了具有約3安培(AC)電流波動的這種串聯(lián)電弧，并且可以采用系統(tǒng)700檢測任何其它合適水平的串聯(lián)電弧。
[0058]圖8描繪了用于檢測直流電力系統(tǒng)中的家庭運行電纜或者任何其它合適布線運行上的電弧的另一個示例性系統(tǒng)800。系統(tǒng)800是系統(tǒng)700的可選實施例(參見圖7)，其可以用于減少具有多個PV串的PV系統(tǒng)中采用的電弧故障檢測裝置中的電弧噪聲傳播的影響。例如，如果電弧發(fā)生在與多個PV串中的第一個(“第一 PV串”)相對應(yīng)的導(dǎo)體上的位置處，那么具有如第一 PV串上的電弧一樣的電弧電流特征的電弧(例如，串聯(lián)電弧)可以發(fā)生在與鄰近第一 PV串的至少一個PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體上的位置處?？梢园l(fā)生在與相鄰PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體上的這種電弧(這種電弧在此還稱為“相鄰導(dǎo)體串?dāng)_”)通常由于PV系統(tǒng)內(nèi)的阻抗分布而導(dǎo)致，并且根據(jù)相應(yīng)PV串的阻抗，通常表征為具有降低的幅度和相移。圖8的系統(tǒng)800被配置為有效地消除PV系統(tǒng)內(nèi)的這種相鄰導(dǎo)體串?dāng)_。以這種方法，可以在PV串水平提高對用于檢測電弧(例如串聯(lián)電弧)的電弧故障檢測裝置的性能。
[0059]如圖8所示，系統(tǒng)800包括并聯(lián)連接的多個電流傳感器802.1-802.4、整流器804、濾波器806、比較器808、脈沖積分器810和處理器812。例如，多個電流傳感器802.1-802.4可以各自被實現(xiàn)為用于監(jiān)控PV系統(tǒng)中PV串的電流輸出的電流互感器。系統(tǒng)800的工作如同系統(tǒng)700的工作一樣(參見圖7)。然而，鑒于系統(tǒng)700內(nèi)的電流傳感器702.1-702.4被配置為相同極性(例如，同樣“北”或者“南”極)，系統(tǒng)800內(nèi)監(jiān)控相鄰PV串電流輸出的電流傳感器802.1-802.4被配置為相反極性。例如，監(jiān)控相鄰PV串的電流傳感器802.1、802.2可以分別配置為相反的南極和北極，監(jiān)控相鄰PV串的電流傳感器802.2,802.3可以分別配置為相反的北極和南極，以及監(jiān)控相鄰PV串的電流傳感器802.3、802.4可以分別配置為相反的南極和北極。
[0060]注意，電流傳感器802.1,802.2可以可選地分別配置為相反的北極和南極，電流傳感器802.2,802.3可以可選地分別配置為相反的南極和北極，以及電流傳感器802.3、802.4可以可選地分別配置為相反的北極和南極。還應(yīng)注意，為了圖示目的，圖8描繪了包括四個電流傳感器802.1-802.4的系統(tǒng)800，并且系統(tǒng)800可以可選地包括用于監(jiān)控PV系統(tǒng)中任何其它合適數(shù)量的PV串的電流輸出的任何其它合適數(shù)量的這種電流傳感器。另外，盡管圖8描繪了并聯(lián)連接的四個電流傳感器802.1-802.4，但是可以并聯(lián)、串聯(lián)或者以并聯(lián)/串聯(lián)互連的任何其它合適組合連接任何合適數(shù)量的這種電流傳感器。
[0061]將參考下列說明性示例和圖8進一步理解系統(tǒng)800。在第一示例中，電流傳感器802.1,802.2、802.3、802.4并聯(lián)連接以分別監(jiān)控家庭運行電纜上的第一、第二、第三和第四PV串，該家庭運行電纜可以包括總共十二個或者任何其它合適數(shù)量的PV串。關(guān)于由相應(yīng)電流傳感器802.1-802.4監(jiān)控的四個PV串，第一 PV串僅鄰近第二 PV串，第二 PV串鄰近第一和第三PV串兩者，第三PV串鄰近第二和第四PV串兩者，以及第四PV串僅鄰近第三PV串。
[0062]在該第一示例中，假設(shè)串聯(lián)電弧發(fā)生在與第一 PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體上的位置處。響應(yīng)于這種串聯(lián)電弧，與第一 PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體將電弧電流Ipl注入到電流傳感器802.1的初級繞組(L5)上，導(dǎo)致電流傳感器802.1的次級繞組(L6)上的電弧電流Isl。由于第一 PV串鄰近第二 PV串，因此相鄰導(dǎo)體串?dāng)_發(fā)生在第一與第二 PV串之間。響應(yīng)于這種相鄰導(dǎo)體串?dāng)_，與第二 PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體將電弧電流Ip2注入到電流傳感器802.2的初級繞組(LI)上，導(dǎo)致電流傳感器802.2的次級繞組(L2)上的電弧電流Is2。
[0063]由于電流傳感器802.1和802.2分別配置為相反的南極和北極，因此電流傳感器802.1的次級繞組(L6)上的電弧電流Isl相對于電流傳感器802.2的次級繞組(L2)上的電弧電流132有180°的相移。假定由電流傳感器802.1監(jiān)控的第一 PV串和由電流傳感器802.2監(jiān)控的第二 PV串具有基本上相同的阻抗，并且各個電流傳感器802.1,802.2具有基本上相同的特征，那么由于電弧電流131相對于電弧電流I s2180°的相移，由第一與第二 PV串之間的這種相鄰導(dǎo)體串?dāng)_引起的任何共模電流噪聲將在電弧電流Isl、Is2的組合(例如，在組合電流Irambined中；參見圖8)中被消除。注意，由于電流傳感器802.3和802.4也分別配置為相反的南極和北極，因此由第三與第四PV串之間的相鄰導(dǎo)體串?dāng)_引起的任何共模電流噪聲將以類似方式被消除。
[0064]在第二示例中，假設(shè)串聯(lián)電弧發(fā)生在與第二 PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體上的位置處。響應(yīng)于這種串聯(lián)電弧，與第二 PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體將電弧電流Ip2注入到電流傳感器802.2的初級繞組(LI)上，導(dǎo)致電流傳感器802.2的次級繞組(L2)上的電弧電流Is2。由于第二 PV串鄰近第一 PV串，因此相鄰導(dǎo)體串?dāng)_發(fā)生在第二與第一 PV串之間。響應(yīng)于第二與第一 PV串之間的這種相鄰導(dǎo)體串?dāng)_，與第一 PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體將電弧電流Ipl注入到電流傳感器802.1的初級繞組(L5)上，導(dǎo)致電流傳感器802.1的次級繞組(L6)上的電弧電流Isl。另夕卜，由于第二 PV串還鄰近第三PV串，因此相鄰導(dǎo)體串?dāng)_發(fā)生在第二與第三PV串之間。響應(yīng)于第二與第三PV串之間的這種相鄰導(dǎo)體串?dāng)_，與第三PV串相對應(yīng)的導(dǎo)體將電弧電流Ip3注入到電