相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本pct申請(qǐng)要求2014年12月25日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.14/583,174的優(yōu)先權(quán)。

背景技術(shù)：

正如電力對(duì)于我們的日常生活是有用的一樣，如果設(shè)備安裝不當(dāng)或保護(hù)不足，同時(shí)它是非常危險(xiǎn)和破壞性的。這涉及人員或消費(fèi)者的安全以及電氣火災(zāi)對(duì)財(cái)產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。市售的保護(hù)裝置可以解決特定的電氣故障，例如并且包括用于接地故障保護(hù)的接地故障電路斷路器(gfci)、用于電弧故障保護(hù)的電弧故障電路斷路器(afci)、用于浪涌保護(hù)的浪涌抑制器等。本發(fā)明提供真正地完整或全面的保護(hù)，涵蓋了保護(hù)電路免受直流(dc)和交流(ac)單相和多相系統(tǒng)中的所有類型電氣故障的裝置、系統(tǒng)和方法，該故障包括電弧故障、接地和泄漏故障、浪涌故障、過載、過壓、欠壓、短路、發(fā)光連接、錯(cuò)線連接和相損耗。這種全面保護(hù)裝置以斷路器、插座、方便插口、附件插頭、設(shè)備控制器、或電路、或與其他設(shè)備或裝置集成的系統(tǒng)的形式出現(xiàn)。對(duì)于本發(fā)明的所有意圖和目的，該裝置、系統(tǒng)和方法將被稱為全保護(hù)電路斷路器或tpci。

afci保護(hù)電路免受可能是串聯(lián)或并聯(lián)電弧的電弧，串聯(lián)電弧是沿著導(dǎo)電路徑的任何點(diǎn)發(fā)生的較低電流故障，并聯(lián)電弧是跨線路和中性線路和地面、或兩條線路之間發(fā)生的高電流故障，其中故障電流可能足夠高以使其類似或甚至被認(rèn)為是短路。一些afci被設(shè)計(jì)為還提供電路保護(hù)，防止過載、短路和其他故障。afci可以以斷路器、插頭、插口、插座、或者電路或裝置的集成部件的形式出現(xiàn)。在三相系統(tǒng)中，電弧也會(huì)發(fā)生，因此afci可用于保護(hù)。

gfci保護(hù)消費(fèi)者和電路免受泄漏電流或接地故障的影響，并且通常安裝在浴室、廚房或可能暴露在水中或飛濺的水、潮濕和類似環(huán)境中的區(qū)域。接地故障是通過導(dǎo)體的電流泄漏到地面的一種情況。這給消費(fèi)者帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，消費(fèi)者可能最終成為泄漏電流的媒介或路徑，導(dǎo)致觸電甚至更糟。gfci可以采取斷路器、插頭、插口、插座、或者電路或裝置的集成部件的形式。

過載也被稱為過電流，雖然大部分被忽略直到一些事件發(fā)生或出現(xiàn)故障，是家庭和工業(yè)中非常常見的電氣問題，其可能導(dǎo)致電路和裝置的火災(zāi)和損壞。消費(fèi)者不太關(guān)心甚至不知道他們的電路或設(shè)備被設(shè)計(jì)為安全地處理什么或多少電流，直到電路出現(xiàn)故障。

過壓是當(dāng)被施加給電路或裝置的電源電壓超過其額定電壓時(shí)。它也可能由于電源線上的尖峰而發(fā)生，其可能損壞電路或裝置。

欠壓是當(dāng)電路或裝置的電源電壓低于其額定電壓時(shí)。這可能會(huì)影響電路或裝置的運(yùn)行，甚至造成損壞。

短路是任何兩個(gè)導(dǎo)電部件彼此接觸導(dǎo)致非常高的故障電流的情況。當(dāng)這種高電流在指定時(shí)間內(nèi)不中斷時(shí)，可能導(dǎo)致爆炸反應(yīng)，可能會(huì)損壞所連接的設(shè)備和裝置，并使用戶面臨觸電的風(fēng)險(xiǎn)。短路保護(hù)通常由傳統(tǒng)的斷路器和保險(xiǎn)絲提供，也可以被包括作為afci、gfci、裝置控制器和其他設(shè)備的附加保護(hù)特征。

錯(cuò)線是電路、設(shè)備和電氣裝置不正確地連接到電源的情況。這些錯(cuò)線情況包括線路負(fù)載反向連接、線路中性反向連接、以及線路側(cè)和負(fù)載側(cè)交叉線路連接。線路負(fù)載反向連接是最常見的錯(cuò)線情況。

發(fā)光連接也稱為發(fā)光接觸，是電路中的兩個(gè)串聯(lián)連接或觸點(diǎn)熔斷且通常保持紅熱以使熱量高到足以引起火災(zāi)或損壞周圍的材料的現(xiàn)象。發(fā)光連接通常是由不穩(wěn)定或松動(dòng)的電線端子和連接引起的。雖然被認(rèn)為是一個(gè)單獨(dú)的電氣故障，但它一開始是作為電弧故障的變型，直到實(shí)際的發(fā)光連接事件發(fā)生。商用的接線設(shè)備通常不能提供防止這種現(xiàn)象的保護(hù)。

當(dāng)有至少一個(gè)相失去電力時(shí)，相損耗可能會(huì)出現(xiàn)在多相系統(tǒng)中的電路和裝置中。這種設(shè)備可以是2相接線設(shè)備，例如并且包括插口、插頭和插座。它也可以是3相控制器或裝置，其中相位的損耗至關(guān)重要。為了安全起見，良好的做法要求設(shè)備或控制器應(yīng)能夠在相損耗的情況下使所有相或線路斷開，因此相損耗保護(hù)在多相系統(tǒng)中是重要的。

浪涌是電壓中的突然的尖峰，并且通常由諸如閃電的某些現(xiàn)象引起，這些現(xiàn)象可以擊中電力線并且對(duì)電路和裝置造成損害。浪涌保護(hù)被包括作為一些afci、gfci、裝置控制器和其他設(shè)備的特征。

本發(fā)明涉及用于檢測(cè)和中斷多種電氣故障的裝置、系統(tǒng)和方法，并且在下文中稱為tpci，其將多個(gè)電路故障保護(hù)集成為一體，利用常見的元件以具有統(tǒng)一的電路、裝置或系統(tǒng)用于執(zhí)行本應(yīng)由大量的元件、電路、系統(tǒng)和裝置執(zhí)行的所有不同的功能。tpci不是為特定或有限數(shù)量的電氣故障提供單獨(dú)的保護(hù)設(shè)備，而是利用常見的組件，包括本文所公開的微控制器、開關(guān)和跳閘機(jī)構(gòu)、傳感器在內(nèi)，在一個(gè)設(shè)備中提供對(duì)所有不同故障的保護(hù)，從而為電氣故障提供全面的電路保護(hù)。

本發(fā)明包括一種系統(tǒng)和方法，使得即使當(dāng)連接在具有或不具有接地的電路中時(shí)，tpci也能夠運(yùn)行。該系統(tǒng)可以被使用和并入布線設(shè)備和其他裝置中，例如并且包括接地故障電路斷路器(gfci)和電弧故障電路斷路器(afci)，以使得它們當(dāng)連接在具有或不具有系統(tǒng)接地的電路中時(shí)能夠檢測(cè)故障。作為標(biāo)準(zhǔn)的afci和gfci通常用于具有系統(tǒng)接地的電路，并且可能包括額外的電路保護(hù)特征以防止過載、短路、浪涌和錯(cuò)線。本發(fā)明涉及集成到一個(gè)設(shè)備中的電路、組件、硬件和軟件代碼，以提供全面的電路保護(hù)避免電氣故障。

雖然商用產(chǎn)品沒有具體解決發(fā)光連接故障，但它被包括在本發(fā)明中，因?yàn)樗请姎饣馂?zāi)的主要原因，并且與目前由某些法規(guī)解決的其他主要故障同樣重要。本文引用了關(guān)于發(fā)光連接的以下專利，以供參考現(xiàn)有技術(shù)將它們區(qū)別于本發(fā)明：

在現(xiàn)有技術(shù)(us13/440,243，shea(謝伊))中公開了一種用于在電力電路上施加至少兩種不同電阻值并且響應(yīng)地感測(cè)所述電力電路上的至少兩個(gè)電壓來(lái)檢測(cè)發(fā)光接觸的方法和裝置。這種檢測(cè)電力電路中發(fā)光接觸的方法包括確定所感測(cè)電壓的變化在預(yù)定范圍內(nèi)是否為線性的，或者所感測(cè)電壓的變化是否不隨著電阻值的降低而增加。這與tomimbang(托米姆班)的當(dāng)前發(fā)明的不同之處在于，shea的方法使用了不同的原理，并且當(dāng)它發(fā)生時(shí)，它處理發(fā)光連接，而不是采用搶占式的方法來(lái)檢測(cè)發(fā)光連接的建立。

而且在現(xiàn)有技術(shù)(us6707652b2，engel(恩格爾))中公開了一種電氣開關(guān)裝置，其包括發(fā)光接觸保護(hù)，其中電開關(guān)設(shè)備包括具有第一溫度的線路電路、具有第二溫度的中性線路、和負(fù)載端子、以及適于電連接線路電路和負(fù)載端子的可分離接點(diǎn)。第一二極管溫度傳感器輸出表示線路電路的第一溫度的第一信號(hào)，并且第二二極管溫度傳感器輸出表示中性線路的第二溫度的第二信號(hào)。確定第一信號(hào)和第二信號(hào)之間的差的電路提供跳閘信號(hào)。這與tomimbang的發(fā)明完全不同，因?yàn)榘l(fā)光連接保護(hù)特征被包括作為其他故障檢測(cè)系統(tǒng)的一部分。在tomimbang發(fā)明中使用溫度傳感器和使用數(shù)據(jù)解決發(fā)光連接檢測(cè)的原理與engel的發(fā)明完全不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及用于檢測(cè)和中斷多種電氣故障的裝置、系統(tǒng)和方法，并且在下文中稱為tpci，其將多個(gè)電路故障保護(hù)集成為一體，利用常見的元件以具有統(tǒng)一的電路、裝置或系統(tǒng)用于執(zhí)行本應(yīng)由大量的元件、電路、系統(tǒng)和裝置執(zhí)行的所有不同的功能。tpci不是為特定或有限數(shù)量的電氣故障提供單獨(dú)的保護(hù)設(shè)備，而是利用常見的組件，包括本文所公開的微控制器、開關(guān)和跳閘機(jī)構(gòu)、傳感器在內(nèi)，在一個(gè)設(shè)備中提供對(duì)所有不同故障的保護(hù)，從而為電氣故障提供全面的電路保護(hù)。

本發(fā)明包括一種系統(tǒng)和方法，使得即使當(dāng)連接在具有或不具有接地的電路中時(shí)，tpci也能夠運(yùn)行。該系統(tǒng)可以被使用和并入布線設(shè)備和其他裝置中，例如并且包括接地故障電路斷路器(gfci)和電弧故障電路斷路器(afci)，以使得它們當(dāng)連接在具有或不具有系統(tǒng)接地的電路中時(shí)能夠檢測(cè)故障。作為標(biāo)準(zhǔn)的afci和gfci通常用于具有系統(tǒng)接地的電路，并且可能包括額外的電路保護(hù)特征以防止過載、短路、浪涌和錯(cuò)線。本發(fā)明涉及集成到一個(gè)設(shè)備中的電路、組件、硬件和軟件代碼，以提供全面的電路保護(hù)避免電氣故障。

雖然商用產(chǎn)品沒有具體解決發(fā)光連接故障，但它被包括在本發(fā)明中，因?yàn)樗请姎饣馂?zāi)的主要原因，并且與目前由某些法規(guī)解決的其他主要故障同樣重要。本文引用了關(guān)于發(fā)光連接的以下專利，以供參考現(xiàn)有技術(shù)將它們區(qū)別于本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的單相交流電弧故障電路斷路器(afci)的系統(tǒng)框圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的利用常規(guī)差分電流傳感器的典型單相交流接地故障電路斷路器(gfci)的電路圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的基于單相交流微控制器的接地故障電路斷路器(gfci)的圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的使用用于接地故障檢測(cè)的接地故障電流傳感器、用于檢測(cè)過壓和欠壓條件的電壓互感器、以及用于電路監(jiān)測(cè)和電弧及其他電氣故障的檢測(cè)的多用途電流傳感器的單相tpci的框圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在tpci中使用的不同類型的電流傳感器的圖示。

圖5a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在tpci中使用的不同類型的電流傳感器的圖示。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在tpci中使用的不同類型的電流傳感器的圖示。

圖6a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在tpci中使用的不同類型的電流傳感器的圖示。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的作為用于發(fā)光連接的溫度傳感器和過載保護(hù)系統(tǒng)可以安裝到tpci的方式的范例的插座插口的一部分的頂視圖。

圖7a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的作為用于發(fā)光連接的溫度傳感器和過載保護(hù)系統(tǒng)可以安裝到tpci的方式的范例的插座插口的一部分的側(cè)視圖。

圖7b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的作為用于發(fā)光連接的溫度傳感器和過載保護(hù)系統(tǒng)可以安裝到tpci的方式的范例的插座插口的一部分的等距視圖。

圖7c示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的作為具有用于發(fā)光連接的溫度傳感器和過載保護(hù)系統(tǒng)的tpci的示例的多插口電源板。

圖7d示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖7c所示的多插口電源板的具有線路、中性線和接地沖壓件和連接的內(nèi)部部分，其例示了用于發(fā)光連接的溫度傳感器和過載保護(hù)系統(tǒng)可以安裝到tpci的方式。

圖7e示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖7c所示的多插口電源板內(nèi)的線路、中性線和接地沖壓件，其例示了用于發(fā)光連接的溫度傳感器和過載保護(hù)系統(tǒng)可以安裝到tpci的方式。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例電路，其例示了溫度傳感器可以被配置用于發(fā)光連接和過載保護(hù)的方式。

圖8a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)示例性電路，其例示了溫度傳感器可以被配置用于發(fā)光連接和過載保護(hù)的方式。

圖8b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)示例性電路，其例示了溫度傳感器可以被配置用于發(fā)光連接和過載保護(hù)的方式。

圖8c是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)示例性電路，其例示了溫度傳感器可以被配置用于發(fā)光連接和過載保護(hù)的方式。

圖8d是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)示例性電路，其例示了溫度傳感器可以被配置用于發(fā)光連接和過載保護(hù)的方式。

圖9示出了圖8中例示的溫度傳感器電路，其被配置為用于發(fā)光連接和過載保護(hù)的具有螺線管激活的斷路機(jī)構(gòu)或諸如插座、方便插口、多插口電源板、gfci和afci的接觸器的接線設(shè)備。

圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的來(lái)自tpci電路的局部示意圖，其示出了用于錯(cuò)線檢測(cè)和特定報(bào)廢狀態(tài)測(cè)定的接觸器位置傳感電路。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的不同實(shí)施例，其在附圖中示出。本文公開的具體細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制性的，而是作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)并且教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何以任何適當(dāng)詳細(xì)的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)或方式使用本發(fā)明。盡可能地，在整個(gè)附圖中使用相同的附圖標(biāo)記和符號(hào)來(lái)表示相同或相似的部件、電路或功能。

為了本發(fā)明的目的，以下術(shù)語(yǔ)被定義和使用如下：

a)ac—在電氣術(shù)語(yǔ)中，這是指交流電流。

b)dc—在電氣術(shù)語(yǔ)中，這是指直流電流。

c)adc—模數(shù)轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器，當(dāng)與術(shù)語(yǔ)“信號(hào)”一起使用時(shí)，通常是指微控制器adc通道的模擬輸入。

d)afci(單個(gè)或多個(gè))—通常被稱為電弧故障電路斷路器。

e)gfci(單個(gè)或多個(gè))—通常被稱為接地故障電路斷路器。

f)線路電線(linewire)—也稱為hot或live線。

g)中性電線(neutralwire)—也稱為cold線，是與地面具有相同電位的電路導(dǎo)體。

h)微控制器(microcontroller)—也稱為mcu，或具有處理器、存儲(chǔ)器、以及可編程輸入和輸出外設(shè)的小型計(jì)算機(jī)集成電路。它在tomimbang的先前專利中被稱為微處理器。

i)跳閘(trip)或被跳閘(tripped)—用于指示接觸器或開關(guān)位置處于關(guān)閉狀態(tài)、用于關(guān)閉位置、關(guān)閉或被關(guān)閉、開關(guān)或被關(guān)閉的按鈕指定的術(shù)語(yǔ)。

j)復(fù)位(reset)—用于指示接觸器或開關(guān)位置處于開啟狀態(tài)、用于開啟位置、開啟或被開啟的按鈕指定的術(shù)語(yǔ)。

k)光隔離器(optocoupler)—也稱為光耦合器，是一種數(shù)字隔離器，它是用于開關(guān)隔離電路的電子設(shè)備。它在功能上類似于光電三極管、光電晶體管或光電二極管。

l)scr(單個(gè)或多個(gè))—硅控制的整流器或固態(tài)開關(guān)，與電流反應(yīng)以將電路接通或斷開。

m)正確接線(properlywired)—與電路、裝置或接線設(shè)備有關(guān)，意味著線路側(cè)線路電線連接到線路側(cè)線路端子，線路側(cè)線中性電線連接到線路側(cè)線中性端子，負(fù)載側(cè)線路電線連接到負(fù)載側(cè)線路端子，并且負(fù)載側(cè)中性電線連接到負(fù)載側(cè)中性端子。另外，對(duì)于接地電路，這意味著接地線連接到接地端子。

n)線路側(cè)(line-side)—表示用于連接到主電源的電路、裝置或設(shè)備的這部分。

o)負(fù)載側(cè)(load-side)—表示用于連接到負(fù)載的電路、裝置或設(shè)備的這部分。

p)螺線管驅(qū)動(dòng)(solenoid-actuated)—也意味著電磁驅(qū)動(dòng)，屬于驅(qū)動(dòng)電氣或電子保護(hù)或控制設(shè)備的復(fù)位和/或跳閘機(jī)構(gòu)的方法，例如并包括在afci、gfci和tpci中以不同的類型和形式使用的接觸器和繼電器。當(dāng)術(shù)語(yǔ)“電磁”與跳閘或復(fù)位機(jī)構(gòu)或動(dòng)作一起使用時(shí)，其意味著螺線管驅(qū)動(dòng)。

q)螺線管(solenoid)—指的是主要由纏繞在芯上的電線組成以產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的組件、以及由磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的柱塞，該柱塞附接到固定裝置以鎖定或解鎖復(fù)位或跳閘機(jī)構(gòu)，例如接觸器或繼電器。

r)led—指的是發(fā)光二極管，其有不同的顏色，用于視覺的通知。

s)lcd—指的是用于字母、數(shù)字或字母數(shù)字通知的液晶顯示器。

t)no—用于輔助觸點(diǎn)，表示常開。

u)nc—用于輔助觸點(diǎn)，表示常閉。

v)按下(press)或被按下(pressed)—指的是通過按下按鈕開關(guān)接觸點(diǎn)。

w)代碼(code)—也被稱為軟件或程序或軟件代碼或軟件程序，當(dāng)與微控制器一起使用時(shí)，是指接收其輸入并驅(qū)動(dòng)其處理功能和輸出外設(shè)的程序。它還被定義為以編程語(yǔ)言或由匯編器、編譯器或其他翻譯器輸出的形式表達(dá)的計(jì)算機(jī)指令和數(shù)據(jù)定義。代碼驅(qū)動(dòng)意味著與軟件驅(qū)動(dòng)相同，指示由軟件或代碼例程執(zhí)行的功能。

x)系統(tǒng)接地或接地(systemgroundorearth)—也被稱為接地，表示提供最低電壓參考點(diǎn)的電氣系統(tǒng)中的接地點(diǎn)。它通常連接到電源線接地、接地棒，或在某些情況下連接到金屬水管線。大地不旨在攜帶電流。系統(tǒng)接地用作保護(hù)設(shè)備的線路側(cè)接地的主要連接。

y)數(shù)字接地(digitalground)—數(shù)字電路的常用的0電壓(零電壓)或接地參考。數(shù)字接地和模擬接地系統(tǒng)通常分開接線，以避免將數(shù)字噪聲引入模擬電路或反之亦然，并且可以通過被設(shè)計(jì)為避免彼此之間的干擾的耦合電路連接在一起。

z)模擬接地(analogground)—用作模擬電路的參考接地的電子系統(tǒng)或電路中的點(diǎn)。數(shù)字接地和模擬接地系統(tǒng)通常分開連接，以避免將數(shù)字噪聲引入模擬電路或反之亦然，并且可以通過被設(shè)計(jì)為避免彼此之間的干擾的耦合電路連接在一起。

aa)浮動(dòng)接地系統(tǒng)(floatinggroundsystem)—其中電路或設(shè)備在沒有系統(tǒng)接地的情況下運(yùn)行的系統(tǒng)。

ab)發(fā)光連接(glowingconnection)—也稱為發(fā)光接觸，是電路中兩個(gè)串聯(lián)連接或觸點(diǎn)熔斷并且通常保持紅熱使熱量高到足以引起火災(zāi)或損壞周圍的材料的現(xiàn)象。發(fā)光連接通常是由不穩(wěn)定或松動(dòng)的電線端子和連接引起的。雖然被認(rèn)為是一個(gè)單獨(dú)的電氣故障，但它一開始是作為電弧故障的變型，直到實(shí)際的發(fā)光連接事件發(fā)生。商用的接線設(shè)備通常不能提供防止這種現(xiàn)象的保護(hù)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的在2012年6月20日的tomimbang的專利申請(qǐng)no.13/528809和2011年10月14日的專利申請(qǐng)no.13274291(現(xiàn)在的專利號(hào)：us8817431b2)中公開的單相120v電弧故障電路斷路器(afci)的框圖。該afci由線路側(cè)端子線/中性線/接地101/102/103、負(fù)載側(cè)端子線/中性線/接地104/105/106、霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路(hecs)107、hecs測(cè)量相移校正電路108、以及具有到微控制器111的adc端口119的模擬輸出的抗混疊濾波器和緩沖放大器電路110組成。

該裝置還包括：穩(wěn)壓電源電路109，具有供應(yīng)afci電路的所有功率驅(qū)動(dòng)部件的直流電壓輸出109a；微控制器111，加載有具有所有外設(shè)的代碼以接收和處理信號(hào)并輸出數(shù)據(jù)；具有跳閘和復(fù)位螺線管121/122的跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)或接觸器112；跳閘和復(fù)位開關(guān)電路113；接觸器112跳閘和復(fù)位位置感測(cè)電路114；復(fù)位開關(guān)115和測(cè)試開關(guān)116；分壓器電路120，用于電壓基準(zhǔn)并且確保有一種hecs107測(cè)量與線路電壓線路同步的方法，而不管是否存在用于基準(zhǔn)的系統(tǒng)接地，或者當(dāng)連接到線路側(cè)線路101和線路側(cè)中性線102時(shí)，連接被反轉(zhuǎn)；視覺指示器117和聽覺指示器118，用于通報(bào)系統(tǒng)和診斷條件、軟件或代碼以及相關(guān)的電氣、機(jī)械、機(jī)電和電子部件和互連，以使裝置或系統(tǒng)完整和可操作。

圖1中所示的單極接觸器112是單極開關(guān)設(shè)備或接觸器的表示，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，相同的原理也可應(yīng)用于2極接觸器，或者根據(jù)需要可應(yīng)用于任何數(shù)量的觸頭和組合的接觸器。本領(lǐng)域技術(shù)人員還認(rèn)識(shí)到，使用本文相同的原理，其也適用于多相系統(tǒng)。接觸器112也是具有電磁操作的跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)121/122的接觸器的一般表示，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員也認(rèn)識(shí)到使用本文所述的相同原理，復(fù)位機(jī)構(gòu)可以具有手動(dòng)或螺線管操作的開關(guān)機(jī)構(gòu)，并且其中螺線管操作由scr或晶閘管或其他開關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。對(duì)于具有手動(dòng)復(fù)位和螺線管操作的跳閘機(jī)構(gòu)的接觸器112，只有跳閘使用螺線管121并且復(fù)位是通過集成在接觸器112內(nèi)的手動(dòng)激活的機(jī)械閂鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此復(fù)位螺線管121不是必需的。

afci包括硬件和軟件系統(tǒng)的組合，使用裝載有代碼的微控制器111來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)狀況、檢測(cè)電弧、故障發(fā)生時(shí)將設(shè)備跳閘以及相應(yīng)地顯示系統(tǒng)條件。

當(dāng)接觸器112復(fù)位時(shí)，故障保護(hù)電路從線路側(cè)線路導(dǎo)體101開始，經(jīng)過hecs集成電路107以及電磁跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)或接觸器112到達(dá)負(fù)載側(cè)線路導(dǎo)體104，然后通過連接的負(fù)載并返回連接到線路側(cè)中性導(dǎo)體102的負(fù)載側(cè)中性導(dǎo)體105。在2極接觸器配置中，線路側(cè)和負(fù)載側(cè)中性線以與線路側(cè)和負(fù)載側(cè)線相同的方式通過接觸器112連接。系統(tǒng)接地導(dǎo)體103連接在整個(gè)afci接地系統(tǒng)中。整個(gè)系統(tǒng)中使用的直流電力驅(qū)動(dòng)組件由開關(guān)模式電源(smps)108供電，該電源在特定范圍的輸入電源交流電壓上工作，并產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出直流電壓109a。

hecs集成電路107測(cè)量從afci的線路側(cè)到負(fù)載側(cè)流過線路導(dǎo)體101/104的電路電流。hecs集成電路107的輸出電壓與具有穩(wěn)定輸出偏移電壓的電路電流負(fù)載波形成比例。hecs107測(cè)量抗混疊濾波器110從hecs107adc測(cè)量中去除高頻諧波和噪聲。連接到微控制器比較器端口108a的hecs測(cè)量相移校正電路108通過電阻分壓器電路120連接到線路側(cè)導(dǎo)體101/102，以控制微控制器基頻中斷過程將hecsadc測(cè)量的相位與基波電流頻率的相位匹配。微控制器111中斷過程使用內(nèi)置比較器、和軟件調(diào)整的等于hecs集成電路107的穩(wěn)定輸出偏移電壓值的hecs零基準(zhǔn)偏移電壓值。微控制器111代碼通過hecsadc測(cè)量的數(shù)字分析來(lái)檢測(cè)電路電弧、過載和短路故障。

當(dāng)微控制器111程序檢測(cè)到電路故障時(shí)，跳閘命令被發(fā)送到跳閘和復(fù)位開關(guān)電路113，通過使電磁跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)或接觸器112跳閘來(lái)中斷故障保護(hù)電路104/105。然后啟用用于電路故障的視覺指示器117和聽覺指示器118。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位開關(guān)115隨后被啟用時(shí)，微控制器111代碼初始化值并禁用故障指示器，通過評(píng)估跳閘和復(fù)位感測(cè)電路114并通過向跳閘和復(fù)位開關(guān)電路113發(fā)送跳閘和復(fù)位命令以開啟和關(guān)閉具有電磁跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)或接觸器112的被保護(hù)電路104/105來(lái)檢查系統(tǒng)錯(cuò)接和報(bào)廢狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位檢查成功完成時(shí)，被保護(hù)電路104/105保持關(guān)閉，直到另一個(gè)電路故障被微控制器112程序檢測(cè)到。

微控制器111代碼包括通過初始和周期性測(cè)試系統(tǒng)組件來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)廢狀態(tài)的例程，然后結(jié)果是，系統(tǒng)中斷電路并啟用視覺指示器117和/或聽覺指示器118。系統(tǒng)報(bào)廢由某些操作條件確定，包括：

a)微控制器111時(shí)鐘計(jì)數(shù)器達(dá)到在代碼內(nèi)設(shè)定的預(yù)定壽命限制。

b)電磁跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)112不能接合線路側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的接觸點(diǎn)。這通過微控制器112測(cè)試代碼例程來(lái)檢測(cè)，其確定在復(fù)位命令被啟用之后接觸點(diǎn)是否不接合，這可能意味著電子或機(jī)械故障或二者兼而有之。

c)電磁跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)112不能脫離線路側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的接觸點(diǎn)。這通過微控制器111測(cè)試代碼例程來(lái)檢測(cè)，其確定在跳閘命令被啟用之后接觸點(diǎn)是否保持接合，這可能意味著電子或機(jī)械故障或二者兼而有之。

d)微控制器111看門狗定時(shí)器、ram奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)(crc)失敗。

當(dāng)啟用系統(tǒng)測(cè)試開關(guān)116時(shí)，微控制器111代碼通過模擬特定的電路故障來(lái)檢查電路故障檢測(cè)和中斷算法是否正常工作，這導(dǎo)致跳閘和復(fù)位命令被發(fā)送到跳閘和復(fù)位開關(guān)電路113。在系統(tǒng)測(cè)試期間，微控制器111程序檢查跳閘和復(fù)位感測(cè)電路113以驗(yàn)證被保護(hù)電路104/105被電磁跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)112正確地打開和閉合。雖然該圖示用于具有電磁跳閘和復(fù)位操作的afci，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，同樣的系統(tǒng)適用于使用具有電磁跳閘和手動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)的接觸器的afci，其中復(fù)位功能未被微控制器111代碼激活，而是手動(dòng)地激活，但其余的功能保持與電磁跳閘和復(fù)位afci相同。

為了舉例說(shuō)明，圖2是使用具有商用gfci控制器138的2線圈差分電流互感器式傳感器131/132的典型gfci電路的示意圖。電流傳感器繞組131/132通常包含在相同的外殼中。該電路基于流過線路側(cè)線路和中性導(dǎo)體123/124與未圖示的通過負(fù)載側(cè)線路126和中性線127所連接的負(fù)載的電流之間的不平衡來(lái)檢測(cè)接地故障。在正常條件下且沒有接地故障，通過線路側(cè)線路和中性導(dǎo)體123/124的電流通常與其周圍的磁通量彼此抵消，因此不存在差分電流。接地故障條件從線路和中性導(dǎo)體之間的磁通差產(chǎn)生差分電流，導(dǎo)致電流傳感器中的振蕩產(chǎn)生接地故障信號(hào)。該差分電流由gfci控制器138檢測(cè)和處理，發(fā)送信號(hào)以觸發(fā)螺線管134的操作來(lái)將接觸器135跳閘，將線路側(cè)線路和中性導(dǎo)體123/124與gfci的負(fù)載側(cè)線路和中性導(dǎo)體126/127分離。使用由與電阻器129串聯(lián)的測(cè)試按鈕或開關(guān)130組成的測(cè)試電路來(lái)模擬接地故障以將接觸器135跳閘，作為gfci的例行完整性測(cè)試的一部分。電容器140/141/c/c1和電阻器136/137/142是完成接地故障控制器電路所需的無(wú)源元件。金屬氧化物壓敏電阻133用于浪涌保護(hù)，并且通常連接在線路側(cè)線路和中性123/124導(dǎo)體之間。

圖3公開了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的基于微控制器的gfci電路。這遵循與以上圖2中概述的基本gfci電路相同的原理，通過添加使用基于算法的代碼來(lái)控制gfci的操作的微控制器158。在通過差分電流傳感器151的線路和中性導(dǎo)體143/144中產(chǎn)生的磁通量在正常電路條件下或當(dāng)沒有接地故障時(shí)相互抵消，這表明這些值相同。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，通過線路側(cè)線路導(dǎo)體143的電流與通過線路側(cè)中性導(dǎo)體144的電流不同，因此存在差分電流。該差分電流由gfci控制器161檢測(cè)，其向微控制器158發(fā)送接地故障事件的信號(hào)，因此微控制器158執(zhí)行代碼例程以激活跳閘電路164并將接觸器152跳閘。諸如光耦合器157的數(shù)字隔離器用于將跳閘電路164的交流側(cè)與gfci的直流電路隔離。

接地故障電流傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展并不限制本發(fā)明可以使用的傳感器的類型，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到使用本文所公開的相同原理，其它類型和配置的接地故障電流傳感器可以使用以達(dá)到本發(fā)明的相同目的。使用與本發(fā)明相同的原理，接地故障電流傳感器151也可以是磁差霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路，其可用于在接地故障的事件下感測(cè)導(dǎo)體之間的差分電流。此外，使用本發(fā)明所述的相同原理，接地故障電流傳感器151也可以是差分巨磁電阻(gmr)電流傳感器集成電路，其可用于在接地故障的事件中感測(cè)導(dǎo)體之間的差分電流。

通過在交流輸入電壓的指定范圍內(nèi)操作的具有穩(wěn)定的直流輸出電壓160的穩(wěn)壓電源159，來(lái)提供對(duì)所有電力驅(qū)動(dòng)部件的直流電力。電阻分壓器電路162允許線路信號(hào)采集進(jìn)行零交叉參考，以在接地故障發(fā)生時(shí)將接觸器152跳閘。電阻分壓器162連接通過線路143和中性線144而不是線路143，并且系統(tǒng)接地145使得gfci甚至在沒有接地的系統(tǒng)中也可以操作，并且無(wú)論線路和中性連接143/144是否相反。諸如光耦合器的數(shù)字隔離器163將交流與零交叉電路的直流側(cè)隔離。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，微控制器158驅(qū)動(dòng)跳閘電路164，scr154激活螺線管153以將接觸器152跳閘。

通過跨線路、中性線和接地連接143/144/145的變阻器170/170a/170b，保護(hù)電路免受浪涌。跳閘電路164由scr154、螺線管153、開關(guān)二極管155和電阻器156組成。數(shù)字隔離器157將直流與跳閘電路164的交流側(cè)隔離。其他組件是無(wú)源的并且是完成電路互連所必需的。

通過使用微控制器158處理接地故障信號(hào)，而不是像目前市售的gfci一樣只依靠接地故障控制器161，其提供了另一個(gè)保護(hù)級(jí)別，以最小化現(xiàn)有的市售產(chǎn)品中普遍存在的偽誤跳閘的可能性?；谖⒖刂破鞯膅fci操作還提供了一種在信號(hào)的過零點(diǎn)處或其附近將接觸器152跳閘的方法，以在跳閘時(shí)減少電流，從而延長(zhǎng)了接觸器152的壽命。微控制器控制的gfci操作還使得將接地故障保護(hù)與任何其他電氣故障保護(hù)系統(tǒng)集成成為可能。此外，tpci的錯(cuò)接保護(hù)電路可以集成到gfci中，微控制器158代碼例程包括錯(cuò)線保護(hù)特征。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過并入溫度傳感器電路200，發(fā)光連接保護(hù)系統(tǒng)可以被集成到gfci中。本文所公開的這種錯(cuò)線保護(hù)是多用途的，即使當(dāng)本文公開的gfci被斷開并從一個(gè)電路轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電路時(shí)，其仍然可操作。這與其他商用的gfci不同，其中他們的錯(cuò)線保護(hù)是一次性使用，因此在第一次使用后，組件被永久性禁用，從而使得如果gfci從有源電路中取出并重新安裝在其他地方，則所述其他商用gfci無(wú)法檢測(cè)到錯(cuò)線。

常規(guī)的自檢例程包括在微控制器158代碼中，其通過連續(xù)監(jiān)測(cè)包括預(yù)定生命周期的報(bào)廢狀態(tài)、微控制器158看門狗、ram奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)故障來(lái)檢查電路的完整性。當(dāng)出現(xiàn)任何所述報(bào)廢狀態(tài)時(shí)，代碼例程將接觸器152跳閘并激活視覺168和/或聽覺169信號(hào)以通知該事件。

復(fù)位按鈕167用于手動(dòng)復(fù)位接觸器152。接觸器152可替代地是雙螺線管接觸器，其中跳閘和開關(guān)機(jī)構(gòu)各自設(shè)置有螺線管，以通過微控制器158將接觸器自動(dòng)跳閘和開關(guān)。接觸器152可以替代地是可伸縮單螺線管閉鎖接觸器，其中跳閘和開關(guān)機(jī)構(gòu)由相同的螺線管控制，以通過微控制器158將接觸器自動(dòng)跳閘和開關(guān)。為了滿足ul標(biāo)準(zhǔn)要求，本文公開的gfci具有與上述規(guī)定的自檢例程分開的代碼管理的周期性自檢例程，其以指定的間隔進(jìn)行。為了實(shí)施這種周期性自檢例程，gfci使用其測(cè)試電路149/150a。隔離開關(guān)150a可以是可以通過微控制器158操作的光耦合器、繼電器或類似的開關(guān)器件。周期性自檢例程是控制本文公開的gfci的操作的微控制器158代碼的一部分。當(dāng)實(shí)施周期性自檢例程時(shí)，使用測(cè)試按鈕150的測(cè)試代碼例程暫時(shí)中斷，隔離開關(guān)150a由微控制器158加電，從而產(chǎn)生將由微控制器158檢測(cè)到的接地故障事件。由于在這種情況下，測(cè)試按鈕例程被暫停，而不是將接觸器152跳閘，因此實(shí)現(xiàn)一個(gè)信號(hào)來(lái)指示成功的周期性自檢和工作接地故障檢測(cè)系統(tǒng)，并且微控制器158代碼繼續(xù)其操作循環(huán)。如果周期性自檢失敗，則其將被指示為報(bào)廢狀態(tài)，并且接觸器152根據(jù)通知跳閘。當(dāng)接觸器152是上述雙螺線管或可伸縮單螺線管接觸器時(shí)，如果希望檢查接觸器操作的實(shí)際完整性，則可以在周期性自檢期間進(jìn)行接觸器的實(shí)際跳閘和后續(xù)復(fù)位。

圖4是根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的單相交流tpci的框圖。這是一種用于電路故障檢測(cè)和中斷的裝置、系統(tǒng)和方法，其在接地和不接地情況下在電力系統(tǒng)上操作，將電弧故障電路斷路器(afci)與接地故障電路斷路器(gfci)和其他故障檢測(cè)電路和系統(tǒng)集成在一個(gè)裝置、系統(tǒng)和方法中，以在直流和交流、單相和多相系統(tǒng)中檢測(cè)包括串聯(lián)和并聯(lián)電弧、接地和漏電流故障、浪涌、錯(cuò)線、過載、短路、發(fā)光連接、過壓和欠壓的多種電氣故障的發(fā)生，并且當(dāng)發(fā)生任何所述故障時(shí)中斷電路，所有所述故障檢測(cè)系統(tǒng)由單個(gè)微控制器監(jiān)視和控制。當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于多相系統(tǒng)時(shí)，包括相損耗保護(hù)。利用與tpci一起使用的不同傳感器，實(shí)際上，各種電氣數(shù)據(jù)可以通過微控制器獲取和處理，以檢測(cè)和中斷被保護(hù)電路中的各種電氣故障，因此本發(fā)明的標(biāo)題是這樣的。

為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)電弧故障可以是串聯(lián)或并聯(lián)電弧，并且接地故障可以是包括線路和地面之間的故障或者對(duì)地的中性線泄漏的任何形式。

tpci內(nèi)置于采用斷路器、插座、插座插口、方便插口、電線連接插頭、便攜式多插口插座板的形式的外殼中，或者集成到任何其他外殼、裝置、系統(tǒng)或方法中。

tpci包括以下集成的電路和組件，以作為單一設(shè)備、系統(tǒng)和方法來(lái)執(zhí)行：

—線路和負(fù)載側(cè)端子連接171/172/173/174/175/176

—具有直流輸出178的穩(wěn)壓直流電源177

—浪涌保護(hù)電路元件179/179a/179b

—接地故障電流傳感器(gfcs)180

—gfci控制器181

—gfcs信號(hào)調(diào)節(jié)電路187

—接地故障測(cè)試電路196/197

—用于電弧和其他電氣故障的多功能電流傳感器(mpcs)182

—mpcs測(cè)量相移校正電路184

—抗混疊濾波器186和緩沖放大器電路186a

—電阻分壓器183

—微控制器188

—電位變壓器(ptx)198

—ptx輸出信號(hào)調(diào)節(jié)電路199

—溫度傳感器電路(tsc)200

—溫度傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和集成電路201

—測(cè)試和復(fù)位開關(guān)電路189

—測(cè)試和復(fù)位機(jī)構(gòu)或接觸器190

—測(cè)試和復(fù)位螺線管線圈185a/185b

—跳閘或測(cè)試開關(guān)或按鈕191

—復(fù)位開關(guān)192

—接觸器位置感測(cè)電路193

—視覺指示器194

—聽覺指示器195

—軟件程序或代碼

線路和負(fù)載側(cè)接線端子連接171/172/173/174/175/176是tpci連接到電源和負(fù)載的手段。這些是標(biāo)準(zhǔn)組件，并以按照特定的tpci應(yīng)用或系統(tǒng)的方式來(lái)使用。這些接線連接使用螺釘208(如圖7所示)或其他替代的安裝緊固件，將電線固定在安裝螺栓209(圖7所示)上，作為到tpci的連接。在用于線路和中性連接171/172/174/175的安裝螺柱209上或其附近，可以安裝用于發(fā)光連接和過載檢測(cè)的溫度傳感器210/211/212/213(圖7所示)。傳感器210/211/212/213還可以安裝在線路和中性沖壓件上，與外部設(shè)備(如插頭)接觸。

穩(wěn)壓直流電源177是一種開關(guān)模式的電源，在特定范圍的交流輸入電壓下工作并具有穩(wěn)定的直流輸出電壓178，以操作tpci的直流供電電路和組件。該開關(guān)模式的電源采用整流電路、高頻切換器、濾波元件和電壓調(diào)節(jié)器或穩(wěn)壓器，用于穩(wěn)定地輸出電壓。開關(guān)模式的互感器可以與直流電源177電路一起使用作為選擇。該電源177連接到tpci的線路側(cè)171/172/173，以確保當(dāng)電源接通時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)始終接通，而不管接觸器190是否關(guān)閉?？商娲兀c連接在線路側(cè)的第一組類似的第二組整流器電路并聯(lián)連接在tpci的負(fù)載側(cè)，并且這適用于當(dāng)tpci需要檢測(cè)所有類型的錯(cuò)線條件時(shí)，而不僅僅是第二整流電路不需要的線路負(fù)載側(cè)錯(cuò)線。在2012年6月20日提交的tomimbang的專利申請(qǐng)no.13/528809中公開了這一點(diǎn)，其被稱為本發(fā)明的一部分。這里所公開的錯(cuò)線保護(hù)是多用途的，即使當(dāng)tpci被斷開并從一個(gè)電路轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電路時(shí)，它也保持運(yùn)行。這與其他商用保護(hù)設(shè)備不同，它們的錯(cuò)線保護(hù)僅在組件被永久性禁用時(shí)一次性使用，從而使得如果從有源電路中取出并重新安裝在其他地方，則所述保護(hù)設(shè)備不能檢測(cè)到錯(cuò)線。

浪涌保護(hù)電路元件179/179a/179b在本文中以示例性目的公開為一組金屬氧化物壓敏電阻(mov)，通常被稱為連接在線路、中性線和接地171/172/173上的壓敏電阻，其被適當(dāng)?shù)仡~定承受tpci上的浪涌，通常來(lái)自閃電或任何其他外部浪涌源。雖然壓敏電阻在本文中用于示例性目的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，可以使用其它組件來(lái)實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的浪涌保護(hù)目的。

接地故障電流傳感器(gfcs)180是諸如圖2中作為131/132所示的差分電流傳感器。理想情況下，在沒有接地故障的情況下，流過線路側(cè)線路171的電流與流過線路側(cè)中性線172的電流相同。流過線路171的電流通過gfcs180到達(dá)負(fù)載(未示出)，然后通過中性線172返回。當(dāng)沒有接地故障時(shí)，圍繞線路171和中性172導(dǎo)體產(chǎn)生的通過gfcs180的磁場(chǎng)相互抵消，作為值相同的指示，因此是健康的電路。在接地故障的情況下，通過線路171產(chǎn)生的經(jīng)過接地故障傳感器180的電流與通過中性線172產(chǎn)生的電流不同，因此存在差分電流。當(dāng)接地故障發(fā)生時(shí)，gfcs180感測(cè)到線路和中性線171/172之間的電流流動(dòng)的不平衡，并且向gfci控制器181輸出低電平模擬信號(hào)，以處理和確定接地故障。gfci控制器181輸出由微控制器188接收并執(zhí)行其接地故障代碼例程，然后激活tpci跳閘和復(fù)位電路189以將接觸器190跳閘。在本發(fā)明中公開的作為2-線圈差分接地故障電流傳感器的gfcs180僅僅是為了示例的目的，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，差分電流傳感器技術(shù)中的各種發(fā)展可導(dǎo)致相同傳感器的許多變型以滿足本發(fā)明的要求。使用本發(fā)明的相同原理，接地故障電流傳感器180還可以是差分霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路，其可用于在接地故障的事件中感測(cè)導(dǎo)體之間的差分電流。而且，使用與本發(fā)明相同的原理，接地故障電流傳感器180還可以是差分巨磁電阻(gmr)電流傳感器集成電路，其可用于在接地故障的事件中感測(cè)導(dǎo)體之間的差分電流。當(dāng)與傳統(tǒng)的2-線圈差分電流互感器相比時(shí)，這些傳感器，由于其緊湊的尺寸和先進(jìn)的電子技術(shù)，不僅可以在tpci組件的布局中節(jié)省空間、提高傳感精度和性能可靠性，而且還由于其可以與微控制器188接合而節(jié)省成本，從而不需要gfcs控制器181。

gfci控制器181類似于圖2中所示的gfci控制器138。它是市售的控制器集成電路，其處理來(lái)自接地故障電流傳感器180的低電平信號(hào)，并將信號(hào)輸出到微控制器188以執(zhí)行其接地故障檢測(cè)例程。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，代替gfci控制器181，信號(hào)調(diào)節(jié)電路187可以接收來(lái)自gfcs180輸出的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，以變得適合于由微控制器188根據(jù)其用于接地故障檢測(cè)的代碼例程進(jìn)行處理。

接地故障測(cè)試電路由電阻196和隔離器開關(guān)197組成。當(dāng)按下測(cè)試按鈕191時(shí)，微控制器激活隔離器開關(guān)197，然后電流在線路171和負(fù)載側(cè)中性線175之間流動(dòng)，繞過gfcs180。這導(dǎo)致gfcs180上的電流不平衡，其將被gfci控制器181檢測(cè)為接地故障，并傳送到微控制器188，然后微控制器188執(zhí)行代碼例程來(lái)將接觸器190跳閘，識(shí)別并通過聽覺的和視覺的手段來(lái)通知故障。

多用途電流傳感器(mpcs)182監(jiān)控流經(jīng)線路側(cè)線路導(dǎo)體171和負(fù)載的電路電流，并且其測(cè)量值被轉(zhuǎn)換為比例輸出電壓，同時(shí)保留用于故障檢測(cè)的線路電流電特性。mpcs182具有與線路導(dǎo)體相關(guān)的不同類型、形狀、形式和安裝方法，如圖5、圖5a、圖6和圖6a所示。mpcs182輸出信號(hào)由微控制器188根據(jù)其代碼例程進(jìn)行數(shù)字分析，用于檢測(cè)電弧、浪涌、錯(cuò)線、過載、短路、發(fā)光連接，并用于監(jiān)測(cè)和功率計(jì)算功能。本文還公開了一種替代電流傳感器mpcs182作為線性降壓電流互感器或電流變換器，其中，與線路電流成比例的次級(jí)繞組上的電壓通過對(duì)電阻器分流被導(dǎo)出。雖然這種線性降壓電流互感器也用于其他應(yīng)用(例如計(jì)量和儀表)的電流感測(cè)，但它不用于本發(fā)明所公開的電弧故障檢測(cè)系統(tǒng)。mpcs182的輸出是比例式的或與線路電流成比例，同時(shí)保留用于故障檢測(cè)的線路電流電特性。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，本文中規(guī)定的相同原理可以應(yīng)用于多相系統(tǒng)，在這種情況下，每相都需要mpcs182。

mpcs182相移校正電路184提供mpcs182測(cè)量與線路信號(hào)的同步。連接到微控制器比較器的該相移校正電路184通過電阻分壓器電路183連接到線路側(cè)導(dǎo)體171/172，以控制微控制器188基頻中斷過程，該過程將mpcs182adc測(cè)量的相位與基本電流頻率相匹配。微控制器188中斷過程使用內(nèi)置比較器、和軟件調(diào)整的等于mpcs182的穩(wěn)定輸出偏移電壓值的mpcs182零基準(zhǔn)偏移電壓值。通過跨線路和中性線171/172的電阻分壓器183連接到tpci的線路側(cè)的相移校正電路184，是確保電壓基準(zhǔn)始終可用于線路同步而不依賴于接地連接的手段，并且不管反轉(zhuǎn)的線路和中立連接。緩沖放大器186a用于控制微控制器188基頻中斷過程，以將mpcs182測(cè)量的相位與線路信號(hào)的相位相匹配。抗混疊濾波器186從mpcs182測(cè)量中去除高頻諧波和噪聲。mpcs182輸出信號(hào)通過該濾波器186和緩沖放大器186a被調(diào)節(jié)，以變得適合于通過微控制器188進(jìn)行處理，用于檢測(cè)電弧故障、過載、發(fā)光連接、短路和浪涌，以及監(jiān)視系統(tǒng)狀況、電源監(jiān)控和計(jì)量計(jì)算。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，可替代地，緩沖放大器186a和濾波器186的功能可以與mpcs182電路合并，從而可以將其作為tpci的附加組件來(lái)消除他們。

微控制器(mcu)188充分配備了adc(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、dac(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)，ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、閃存、i/o(輸入/輸出)和其他標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，以接收并根據(jù)tpci要求處理信號(hào)、輸出數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，用于檢測(cè)所有上述電路故障、監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)電源監(jiān)控和計(jì)算。mcu188還配備有自檢特征，包括crc(循環(huán)冗余校驗(yàn))、ram奇偶校驗(yàn)、看門狗定時(shí)器和防篡改保護(hù)。微控制器188加載tpci軟件或代碼，控制tpci的操作，監(jiān)視、接收和處理往來(lái)于各個(gè)電路組件的信號(hào)和數(shù)據(jù)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)、或者當(dāng)跳閘按鈕191被按下時(shí)激活跳閘和復(fù)位電路189并打開接觸器190，當(dāng)螺線管操作的接觸器被使用時(shí)開關(guān)接觸器190，識(shí)別發(fā)生的故障并輸出數(shù)據(jù)以顯示系統(tǒng)狀況并提供診斷信息，并激活視覺和/或聽覺報(bào)警器194/195。通過增加無(wú)線接口，tpci監(jiān)控和診斷信息可以被遠(yuǎn)程且無(wú)線地訪問和獲取，以及接收跳閘或復(fù)位命令。只有在接觸器190具有螺線管激活的跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)的情況下，tpci的無(wú)線復(fù)位才是可能的。

降壓變壓器(ptx)198用于監(jiān)測(cè)線路和中性線171/172的電壓，并且其額定值高于tpci的工作電壓以進(jìn)行更廣泛的測(cè)量和使用儀器。它是低電流額定值儀器型降壓變壓器，具有適合于基于微控制器的電路的低副電壓，用于獲取tpci電壓監(jiān)測(cè)功能的數(shù)據(jù)。ptx的輸出電壓根據(jù)tpci的線路電壓來(lái)縮放，其中最小和最大工作電壓被建立以供正常工作條件參考。用于tpci正常工作的最小到最大允許電壓的縮放輸出數(shù)據(jù)范圍在微控制器188代碼中定義，允許由于某些電氣負(fù)載(例如感應(yīng)電動(dòng)機(jī))的正常啟動(dòng)特性而引起的變化。ptx198的輸出信號(hào)通過調(diào)節(jié)電路199使其適合于由微控制器188處理，以根據(jù)用于過壓和欠壓檢測(cè)的tpci代碼算法來(lái)確定線路電壓狀況。ptx198的輸出信號(hào)也是用于計(jì)算在tpci代碼內(nèi)管理的電路功耗的要素。對(duì)于精確的功率測(cè)量，由ptx198輸出所測(cè)量的實(shí)際電壓與由mpcs182測(cè)量的電流一起，在微控制器188代碼內(nèi)進(jìn)行管理，以進(jìn)行功率計(jì)算和記錄。當(dāng)線路電壓超過在tpci代碼中設(shè)置的tpci的最大允許電壓時(shí)，或者當(dāng)線路電壓低于tpci的最小允許電壓時(shí)，微控制器188代碼例程相應(yīng)地標(biāo)記該狀態(tài)，并將信號(hào)發(fā)送到跳閘電路189以將接觸器190跳閘。tpci代碼例程中的故障標(biāo)識(shí)符和相應(yīng)的通知將被激活。ptx198輸出也被微控制器188代碼用于確定和通知浪涌故障的發(fā)生。在浪涌保護(hù)電路元件179/179a/179b保護(hù)電路免受浪涌的影響的同時(shí)，ptx198提供了用于檢測(cè)事件、跳閘電路、根據(jù)tpci浪涌故障檢測(cè)代碼例程識(shí)別和通知它的手段。當(dāng)應(yīng)用于多相系統(tǒng)時(shí)，ptx198需要跨線路以執(zhí)行本文公開的相同功能。ptx198可以是任何形式的電壓變換器，其中輸出電壓雖然減小，但仍保持原電壓的信號(hào)特性。

在可能發(fā)生發(fā)光連接之前，tpci溫度傳感器電路200用于將tpci跳閘，因此是故障預(yù)防系統(tǒng)。溫度傳感器電路被配置為向tpci提供信號(hào)或數(shù)據(jù)，用于發(fā)光連接和過載狀況。它們可以向微控制器188提供信號(hào)以檢測(cè)發(fā)光連接和過載狀況，或者用作開關(guān)工具來(lái)激活控制電路以將接觸器跳閘，從而將負(fù)載與電源線隔離。圖8、圖8a、圖8b、圖8c、圖8d中示出的溫度傳感器電路200，由在策略上位于tpci內(nèi)的各種溫度傳感器210/211/212/213構(gòu)成，其中可能發(fā)生發(fā)光連接。為了舉例說(shuō)明，溫度傳感器210/211/212/213在圖7、圖7a、圖7b中示為表示插座插口內(nèi)的頂部、側(cè)面和等距視圖，代表設(shè)置有螺線管激活的跳閘電路和接觸器的裝置。溫度傳感器210/211/212/213位于171/172/174/175上的端子連接處，其中電線被固定，這是可能發(fā)生發(fā)光連接的地方，盡管它們可以被放置在tpci的其他地方用于特殊保護(hù)和監(jiān)控目的。傳感器210/211/212/213安裝在安裝螺柱209旁邊，用于將布線固定到tpci的螺釘208被安裝到安裝螺柱209。為了舉例說(shuō)明的目的，傳感器安裝在印刷電路板(pcb)214上，該印刷電路板擁有安裝螺柱209，使得螺柱表面可以有效地將熱量傳導(dǎo)到溫度傳感器210/211/212/213。傳感器210/211/212/213還可以直接安裝到安裝螺柱209或在其感測(cè)距離內(nèi)的任何位置處。傳感器210/211/212/213還可以安裝在當(dāng)插入插口時(shí)與插頭片接觸的線路和中性沖壓件處。

圖7c、圖7d、圖7e是多插口電源板的圖示，其是具有螺線管激活的跳閘電路和機(jī)構(gòu)或接觸器的裝置的另一個(gè)代表，其中溫度傳感器210/211/212/213在策略上被放置在線路245和中性246沖壓件上，作為在插入時(shí)與插頭的刀片接觸時(shí)發(fā)光連接可能發(fā)生的最可能的點(diǎn)。通過任何方式的安裝，傳感器210/211/212/213與安裝固定件之間保持適當(dāng)?shù)慕^緣，當(dāng)tpci在使用時(shí)，該固定件是帶電的。

測(cè)試和復(fù)位開關(guān)電路189通過將接觸器190跳閘來(lái)中斷被保護(hù)電路上的故障。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位開關(guān)隨后被啟用時(shí)，微控制器188程序初始化值并禁用故障指示器，通過評(píng)估跳閘感測(cè)電路193來(lái)檢查系統(tǒng)的錯(cuò)線和報(bào)廢狀況。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位檢查成功完成時(shí)，被保護(hù)的電路174/175保持關(guān)閉，直到微控制器188程序檢測(cè)出另一個(gè)電路故障。

跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)或接觸器190將tpci的線路171/172和負(fù)載174/175側(cè)隔離。為了舉例說(shuō)明的目的，圖4示出了具有單獨(dú)的螺線管185a/185b的用于使tpci跳閘和復(fù)位的接觸器。接觸器190配備有用于跳閘和復(fù)位功能的兩個(gè)單獨(dú)的螺線管185a/185b，在這種情況下，跳閘和復(fù)位開關(guān)電路189控制接觸器190的跳閘和復(fù)位操作?？商娲?，接觸器190可以是具有閂鎖機(jī)構(gòu)的可伸縮的單螺線管，以通過在每次開關(guān)操作中交替地將接觸器190開和關(guān)，來(lái)通過單個(gè)螺線管來(lái)控制跳閘和復(fù)位操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，通過相應(yīng)地配置開關(guān)和跳閘電路189以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用，可以使用各種類型的接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的。

復(fù)位和跳閘開關(guān)或按鈕191/192控制tpci處于“開”或“關(guān)”的狀態(tài)。在手動(dòng)復(fù)位接觸器190上，復(fù)位按鈕是接觸器的組成部分，并且機(jī)械地鎖定以保持其位置，而跳閘按鈕是作為電路的一部分的電開關(guān)，其向微控制器188發(fā)送信號(hào)以執(zhí)行代碼例程來(lái)激活跳閘電路189，觸發(fā)螺線管以將接觸器190跳閘。在接觸器190具有用于跳閘和復(fù)位185a/185b的單獨(dú)的螺線管線圈的情況下，跳閘和復(fù)位按鈕191/192是作為電路的一部分的開關(guān)，該電路向微控制器188發(fā)送信號(hào)以執(zhí)行代碼例程，從而激活跳閘或復(fù)位電路189，觸發(fā)螺線管以將接觸器190跳閘或復(fù)位。

接觸器位置感測(cè)電路193指示接觸器190的位置是否處于等效于電路的打開和關(guān)閉的跳閘或復(fù)位位置。該電路如圖10所示，并在2012年6月20日提交的tomimbang的專利申請(qǐng)13/528809中公開，其被作為參考并且是本發(fā)明的一部分。接觸器位置感測(cè)電路193(在圖10中詳細(xì)示出)由數(shù)字隔離器241(諸如通過電阻分壓器239/240連接到接觸器238的負(fù)載側(cè)線路和中性線235/236的光耦合器)組成。當(dāng)接觸器238被復(fù)位時(shí)，光耦合器241被加電并且向微控制器提供信號(hào)以指示接觸器238位置為開。來(lái)自該感測(cè)電路193的信號(hào)用于在復(fù)位按鈕被按下時(shí)驗(yàn)證接觸器的機(jī)械故障的報(bào)廢狀態(tài)以進(jìn)行接合，或者用于在跳閘按鈕被按下時(shí)進(jìn)行脫離。即使在接觸器處于關(guān)閉或脫離位置時(shí)，該感測(cè)電路193也用于tpci的錯(cuò)線檢測(cè)系統(tǒng)，以指示何時(shí)電源連接到負(fù)載側(cè)。在具有手動(dòng)復(fù)位的接觸器238的情況下，需要輔助指示器來(lái)驗(yàn)證接觸器位置，并且其由輔助開關(guān)(未示出)提供，輔助開關(guān)可以是常開(no)或常閉(nc)，這取決于如何配置開關(guān)代碼，所述輔助開關(guān)與接觸器238集成。

作為微控制器188執(zhí)行例程以指示系統(tǒng)、故障和診斷條件的結(jié)果，視覺指示器194被激活。故障被分配了特定的led開關(guān)頻率以將它們區(qū)分開來(lái)。可替代地，視覺指示器是由微控制器控制的圖形顯示器，以指示系統(tǒng)、故障和診斷條件。

作為微控制器188執(zhí)行代碼例程以指示系統(tǒng)、故障和診斷條件的結(jié)果，聽覺指示器195被激活。故障被分配特定的頻率和音調(diào)以將它們區(qū)分開來(lái)。

tpci使用視覺指示器194和聽覺指示器195用于系統(tǒng)、故障和診斷條件，并且通過tpci代碼例程可以根據(jù)需要使用兩者的組合或任一個(gè)。

微控制器188使用被設(shè)計(jì)為檢測(cè)接地故障、電弧故障、錯(cuò)線狀態(tài)、發(fā)光連接、浪涌、過載、過壓、欠壓和短路的軟件代碼來(lái)操作tpci；在發(fā)生故障時(shí)將電路跳閘，通知系統(tǒng)狀況，發(fā)生故障時(shí)識(shí)別故障，并控制由于將錯(cuò)誤檢測(cè)得到的電氣故障模擬為電弧故障的電子負(fù)載的正常工作特性導(dǎo)致的損害或錯(cuò)誤跳閘的發(fā)生。該代碼還被設(shè)計(jì)為執(zhí)行自檢，其包括電路完整性、監(jiān)管gfci周期性自檢和報(bào)廢狀態(tài)的確定，當(dāng)自檢失敗時(shí)或當(dāng)報(bào)廢狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)將電路跳閘，并通知結(jié)果。tpci還被設(shè)計(jì)為在不同的電力線頻率下操作，并且代碼包括確定頻率、相應(yīng)地實(shí)施適用的tpci代碼例程。

軟件代碼使微控制器能夠通過初始和連續(xù)測(cè)試系統(tǒng)組件來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)廢狀態(tài)，然后因此系統(tǒng)中斷電路并啟用視覺指示器194和/或聽覺指示器195。系統(tǒng)報(bào)廢由以下任一條件決定：

a)微控制器時(shí)鐘計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定的安全壽命限制。

b)跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)190不能接合tpci的線路側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的接觸。這是由微控制器188測(cè)試代碼例程檢測(cè)的，其確定在復(fù)位命令被啟用之后觸點(diǎn)不接合，這可能意味著電子或機(jī)械故障，或兩者兼而有之。

c)跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)190不能脫離tpci的線路側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的接觸。這是由微控制器188測(cè)試?yán)虣z測(cè)的，其確定在跳閘命令被啟用之后，觸點(diǎn)保持接合，這可能意味著電子或機(jī)械故障，或兩者兼而有之。

d)看門狗定時(shí)器故障

e)crc(循環(huán)冗余校驗(yàn))故障

f)ram奇偶校驗(yàn)失敗

g)主要電子組件故障

h)電路、組件和代碼的篡改

根據(jù)具體應(yīng)用和所需的保護(hù)等級(jí)，tpci檢測(cè)到的任何故障都可以分類為微控制器188代碼中的報(bào)廢狀態(tài)。報(bào)廢狀態(tài)可用作診斷工具，用來(lái)提醒用戶檢查裝置和連接的電線，以確定可能需要維修或更換裝置的危險(xiǎn)狀況，因此在這種情況下，通過在暫時(shí)禁用電源之后重新設(shè)置功能，tpci是可重復(fù)使用的裝置。報(bào)廢狀態(tài)也可以用作自毀裝置，或者對(duì)其電路組件造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞，并且擦除加載到微控制器188中的軟件代碼，以使tpci永久地不可操作。這個(gè)自毀特征包含在tpci的代碼例程中。

通過將上述電路和組件集成到一體設(shè)備中，tpci能夠在發(fā)生故障時(shí)執(zhí)行以下功能要素：監(jiān)控、電路保護(hù)和將電路跳閘，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)識(shí)別故障并通過視覺和聽覺方式進(jìn)行通知：

—浪涌保護(hù)系統(tǒng)；

—接地故障保護(hù)系統(tǒng)；

—電弧故障保護(hù)系統(tǒng)；

—錯(cuò)線檢測(cè)系統(tǒng)；

—發(fā)光連接檢測(cè)系統(tǒng)；

—過載檢測(cè)系統(tǒng)；

—短路檢測(cè)系統(tǒng)；

—過壓和欠壓檢測(cè)系統(tǒng)；

—在有和沒有接地的電力系統(tǒng)中運(yùn)行的系統(tǒng)；

—用于識(shí)別電源基頻并使設(shè)備能夠使用該電源基頻的系統(tǒng)；

—用于通知系統(tǒng)狀況和電氣故障的發(fā)生的系統(tǒng)；

—用于自動(dòng)且周期性地測(cè)試電路的完整性或自檢的系統(tǒng)；

—用于在發(fā)生故障時(shí)測(cè)試觸點(diǎn)的正確操作的系統(tǒng)；

—用于確定報(bào)廢狀態(tài)的系統(tǒng)；

—防篡改系統(tǒng)；

—用于當(dāng)檢測(cè)到故障且測(cè)試按鈕被激活時(shí)，將負(fù)載與裝置的線路側(cè)隔離的系統(tǒng)；

—用于當(dāng)復(fù)位按鈕被激活時(shí)，將負(fù)載復(fù)位或連接到裝置的線路側(cè)的系統(tǒng)；

—用于識(shí)別電路中發(fā)生的故障類型的系統(tǒng)；

—用于減輕虛假跳閘并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別的診斷系統(tǒng)；

—用于為外部設(shè)備充電并通過無(wú)線和有線連接實(shí)現(xiàn)軟件更新的接口。

雖然tpci被集成以執(zhí)行本發(fā)明中公開的所有功能，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，不同的保護(hù)系統(tǒng)可以被單獨(dú)地、分組地使用或者作為單獨(dú)的設(shè)備或系統(tǒng)集成使用，或與其他系統(tǒng)集成，以檢測(cè)特定故障并執(zhí)行不同的功能。

浪涌保護(hù)電路元件179/179a/179b在本文中以示例性目的地公開為一組金屬氧化物壓敏電阻(mov)，通常稱為連接在線路、中性線和接地171/172/173之間的壓敏電阻器，其被適當(dāng)?shù)仡~定承受來(lái)自外部源的tpci上的浪涌，通常來(lái)自閃電或任何其他外部浪涌源。當(dāng)發(fā)生浪涌時(shí)，高壓將變阻器鉗位為維持浪涌的最小電阻的路徑，從而保護(hù)負(fù)載和tpci電路和組件免受浪涌的影響。壓敏電阻在本文中用于示例的目的，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到可以使用其它組件來(lái)實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的浪涌保護(hù)目的。盡管這種浪涌保護(hù)方法對(duì)于接線設(shè)備來(lái)說(shuō)是常見的，但此處的浪涌保護(hù)電路元件179/179a/179b是包含在本發(fā)明中作為tpci的主浪涌保護(hù)系統(tǒng)。二級(jí)和三級(jí)浪涌保護(hù)系統(tǒng)提供有tpci，tpci利用來(lái)自ptx198和mpcs182的信號(hào)通過微控制器188代碼內(nèi)的特定算法進(jìn)行數(shù)字分析，來(lái)檢測(cè)、識(shí)別和通知浪涌故障的發(fā)生，這些也被解釋在本發(fā)明的以下部分中。本發(fā)明中的二級(jí)和三級(jí)浪涌保護(hù)系統(tǒng)使用將負(fù)載從線路斷開、識(shí)別和通知該故障的手段，來(lái)保護(hù)tpci電路以及連接到它的負(fù)載。二級(jí)和三級(jí)浪涌保護(hù)系統(tǒng)可以與上述的主浪涌保護(hù)結(jié)合以形成多系統(tǒng)保護(hù)，或者它們可以與主浪涌保護(hù)系統(tǒng)分開實(shí)現(xiàn)。

tpci的接地故障檢測(cè)系統(tǒng)元件與圖3所示的以及如上所述的gfci一致。它主要包括測(cè)試電路196/197、gfcs180、gfci控制器181、替代的接地故障信號(hào)調(diào)節(jié)電路187，而tpci的所有其他元件和組件與其他檢測(cè)系統(tǒng)共同使用。當(dāng)線路171/174與接地173/176之間或中性線172/175和接地173/176之間發(fā)生接地故障時(shí)，gfcs180產(chǎn)生差分電流，其由gfci控制器181處理，將信號(hào)輸出到微控制器180表示發(fā)生接地故障事件?？商娲?，當(dāng)不使用gfci控制器181時(shí)，來(lái)自gfcs180的信號(hào)由接地故障信號(hào)調(diào)節(jié)電路187調(diào)節(jié)以使得微控制器188執(zhí)行其用于接地故障確定的代碼例程。當(dāng)接地故障狀態(tài)被標(biāo)記時(shí)，跳閘電路189被激活，并且跳閘螺線管185a將接觸器190跳閘，從而將連接到174/175/176的負(fù)載與線路側(cè)171/172/173隔離。除了tpci測(cè)試?yán)讨猓瑴y(cè)試電路196/197用作當(dāng)發(fā)生故障時(shí)測(cè)試機(jī)械完整性或接觸器機(jī)械跳閘的能力的手段。作為tpci測(cè)試代碼例程的一部分，接地故障測(cè)試被包括在用于驗(yàn)證當(dāng)實(shí)際故障發(fā)生時(shí)tpci能夠正如它打算做的那樣檢測(cè)故障的大量測(cè)試中。測(cè)試電路196/197通過在線路和中性線171/172之間產(chǎn)生差分電流來(lái)用作模擬接地故障的手段，該差分電流由接地故障電流傳感器180生成、由接地故障調(diào)節(jié)電路187進(jìn)行處理，接地故障調(diào)節(jié)電路187然后通過其代碼例程發(fā)送信號(hào)給微控制器188，以通過跳閘電路189將接觸器190跳閘、識(shí)別和通知故障。

為了滿足被包括作為tpci一部分的接地故障保護(hù)系統(tǒng)的ul標(biāo)準(zhǔn)要求，與tpci的常規(guī)自檢例程分開的接地故障周期性自檢例程包括在tpci測(cè)試程序中。為了實(shí)現(xiàn)這種周期性自檢例程，tpci使用其測(cè)試電路196/197。該隔離器開關(guān)197可以是可以通過微控制器188操作的光耦合器、繼電器或類似的開關(guān)設(shè)備。周期性自檢例程是控制本文公開的tpci的操作的微控制器188代碼的一部分。當(dāng)實(shí)施周期性自檢例程時(shí)，使用測(cè)試按鈕191的測(cè)試代碼程序暫時(shí)停止，隔離器開關(guān)197由微控制器188加電，并且其隔離開關(guān)產(chǎn)生將由微控制器188檢測(cè)到的接地故障事件。由于在這種情況下，測(cè)試按鈕例程被暫停，而不是將接觸器190跳閘，因此一個(gè)信號(hào)被實(shí)現(xiàn)用來(lái)指示成功的周期性自檢和工作接地故障檢測(cè)系統(tǒng)，并且微控制器188代碼以其常規(guī)例程恢復(fù)。如果周期性自檢失敗，那么它將被指示為報(bào)廢狀態(tài)，并且接觸器190在通知的情況下跳閘。當(dāng)接觸器190是雙螺線管或可伸縮的單螺線管接觸器時(shí)，其中跳閘和復(fù)位操作由單獨(dú)的螺線管控制，如果需要，可以在周期性自檢期間實(shí)現(xiàn)接觸器的實(shí)際跳閘和隨后的復(fù)位，以檢查接觸器操作的實(shí)際完整性，而不僅僅是接地故障檢測(cè)系統(tǒng)。

當(dāng)測(cè)試按鈕191被按下時(shí)，tpci經(jīng)歷一系列代碼例程，以檢查電路完整性，將數(shù)據(jù)輸入到例程中用于要檢測(cè)的不同故障，而不僅僅是接地故障，并且如本文公開的其它實(shí)施例中所述，并隨后將接觸器190跳閘。

tpci的電弧故障檢測(cè)系統(tǒng)元件主要包括mpcs182、抗混疊濾波器186、緩沖放大器186a和mpcs182相移校正電路184，而tpci的這些和所有其他元件和組件與其他檢測(cè)系統(tǒng)共同使用。當(dāng)tpci線路側(cè)連接171/172上電并且接觸器190開啟時(shí)，tpci通過負(fù)載側(cè)連接174/175監(jiān)視負(fù)載。檢測(cè)系統(tǒng)與2012年6月20日的tomimbang的專利申請(qǐng)no.13/528809和2011年10月14日的專利申請(qǐng)no.13274291中公開的一致。mpcs182通過與線路電流成比例的比例輸出電壓監(jiān)視流經(jīng)電路連接171/172/174/175的電流。來(lái)自mpcs182的輸出信號(hào)反映流經(jīng)連接171/172/174/175的電流，需要所有信號(hào)分量用于監(jiān)測(cè)電路并檢測(cè)本文公開的電弧和其它故障。mpcs182輸出信號(hào)經(jīng)過相移校正，并與線路信號(hào)同步，其產(chǎn)生中斷例程以開始采樣?？够殳B濾波器和緩沖放大器186/186a用于將電流傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)為適合由微控制器188在電弧和其它故障的檢測(cè)中進(jìn)行信號(hào)處理。當(dāng)發(fā)生電弧故障時(shí)，通過微控制器188確定電弧，微控制器188執(zhí)行將真實(shí)電弧狀況與電弧模擬信號(hào)區(qū)分開的代碼例程，然后激活跳閘電路189并最終將螺線管操作的跳閘機(jī)構(gòu)或接觸器190跳閘，從而將負(fù)載從線路連接隔離。因此，在確定電弧并將接觸器跳閘的情況下，微控制器188通過微控制器代碼中的特定例程激活聽覺和/或視覺指示。診斷特征也包括在代碼程序中，用于識(shí)別發(fā)生的每一種故障，并通過包括圖形顯示在內(nèi)的聽覺和視覺指示進(jìn)行通知。當(dāng)測(cè)試按鈕被按下時(shí)，tpci通過一系列代碼例程來(lái)檢查需要檢測(cè)的所有不同的故障(而不僅是電弧故障)的電路完整性，并且如本文公開的其它實(shí)施例中所描述的。

tpci的錯(cuò)線檢測(cè)元件主要包括圖10中例示的接觸器位置感測(cè)電路193，雖然tpci的這個(gè)和所有其他元件和組件與其他檢測(cè)系統(tǒng)共同使用。本文所公開的錯(cuò)線保護(hù)是多用途的，即使當(dāng)tpci被斷開并從一個(gè)電路傳送到另一個(gè)電路時(shí)，它也保持運(yùn)行。這與其他商用保護(hù)設(shè)備不同，它們的錯(cuò)線保護(hù)僅在組件被永久性禁用時(shí)一次性使用，從而使得如果從有源電路中取出并重新安裝在其他地方，則所述保護(hù)設(shè)備不能檢測(cè)錯(cuò)線。

當(dāng)tpci在電源連接到負(fù)載側(cè)174/175/176并且負(fù)載連接到線路側(cè)171/172/173以及接觸器190斷開時(shí)接線不正確時(shí)，接觸器位置感測(cè)電路193提供信號(hào)到微控制器188，微控制器188識(shí)別接觸器190的負(fù)載側(cè)上的電力的存在，盡管它處于關(guān)閉位置，指示錯(cuò)線狀態(tài)。tpci的線路側(cè)的信號(hào)也通過相移校正電路184反饋到微控制器188，微控制器188通過數(shù)字隔離器(諸如將直流與交流電路分離的光耦合器)指示在線路側(cè)上存在電力。線路和負(fù)載側(cè)感測(cè)電路通過將信號(hào)饋送到微控制器188來(lái)提供對(duì)錯(cuò)線狀態(tài)的確定，并且當(dāng)存在錯(cuò)線狀態(tài)時(shí)激活跳閘電路189并將接觸器190跳閘。因此，在確定錯(cuò)線狀態(tài)并將接觸器跳閘的情況下，微控制器188通過微控制器代碼中的特定例程激活聽覺和/或視覺指示。代碼程序中還包含一個(gè)診斷特征，其將一個(gè)故障從另一個(gè)故障中清楚地識(shí)別出來(lái)，并通過包括圖形顯示在內(nèi)的聽覺和視覺指示進(jìn)行通知。

tpci的發(fā)光連接檢測(cè)系統(tǒng)包含在電弧檢測(cè)系統(tǒng)元件中。發(fā)光連接，盡管其以電弧開始，但隨著時(shí)間的推移積聚能量，直到發(fā)展成為一個(gè)。當(dāng)發(fā)生電弧故障時(shí)，通過微控制器188確定電弧，該微控制器188執(zhí)行將真實(shí)電弧狀況與電弧模擬信號(hào)區(qū)分開的代碼例程，然后激活跳閘電路248并最終將螺線管操作的跳閘機(jī)構(gòu)或接觸器221跳閘，從而隔離負(fù)載與線路連接。代碼例程中還包含一個(gè)診斷特征，用于識(shí)別發(fā)生的每一種故障，并通過包括圖形顯示在內(nèi)的聽覺和視覺指示進(jìn)行通知。微控制器188記錄電路中的重復(fù)電弧事件的數(shù)量，并且通過tpci的軟件驅(qū)動(dòng)的診斷特征，確定發(fā)展中發(fā)光連接狀況的可能性并且根據(jù)相應(yīng)指示將電路跳閘。由于發(fā)光連接是以低電平電弧開始的漸進(jìn)事件，所以相似弧的重復(fù)出現(xiàn)被確定、被特征化，并且在微控制器188代碼中定義的重復(fù)次數(shù)之后，將其識(shí)別為潛在的發(fā)光連接事件。在那一刻，微控制器188將接觸器190跳閘，識(shí)別并通知發(fā)光連接事件，并且用戶需要檢查tpci是否有發(fā)展中的發(fā)光連接的跡象、擰緊連接、復(fù)位設(shè)備或根據(jù)需要進(jìn)行更換。

tpci配備有二級(jí)系統(tǒng)，用于使用溫度傳感器電路200檢測(cè)發(fā)光連接。在策略上定位在tpci中(其中可能發(fā)生發(fā)光連接)的溫度傳感器，因?yàn)楣收系陌l(fā)生向微控制器188提供反饋。當(dāng)任何傳感器由于升高的溫度超過被設(shè)立作為閾值的預(yù)定正常條件而被激活時(shí)，信號(hào)被反饋到微控制器188，并且發(fā)光連接狀態(tài)由微控制器188代碼標(biāo)記，在有故障和報(bào)廢狀態(tài)的通知的情況下激活跳閘電路189。在此時(shí)，需要對(duì)tpci進(jìn)行物理檢查，以確定可能的發(fā)光連接，并采取校正措施來(lái)校正松動(dòng)的連接或其他引起發(fā)光連接的技術(shù)問題，或更換它。

tpci的過載檢測(cè)系統(tǒng)元件作為通過mpcs182檢測(cè)到的故障的一部分被包括在內(nèi)。通過mpcs182流經(jīng)電路連接的電流被轉(zhuǎn)換成比例輸出電壓。tpci的最大工作電流額定值被縮放并作為微控制器188代碼中的閾值，并且任何更高的值被認(rèn)為是過載狀態(tài)，除了高于閾值的瞬時(shí)高電流是某些感性負(fù)載的正常啟動(dòng)特性，其將在微控制器188代碼內(nèi)被考慮。來(lái)自mpcs182的輸出信號(hào)反映了通過負(fù)載流經(jīng)連接171/172/174/175的電流，所有信號(hào)分量需要用于監(jiān)控和過載故障檢測(cè)。當(dāng)過載故障發(fā)生時(shí)，mpcs182信號(hào)超過設(shè)定的閾值，以在預(yù)設(shè)停留時(shí)間內(nèi)被認(rèn)為是過載，從而將其與某些電氣負(fù)載(如感應(yīng)電機(jī))的正常起動(dòng)特性區(qū)分開。

用于發(fā)光連接檢測(cè)系統(tǒng)的溫度傳感器200也被用作檢測(cè)過載的次要方式，因而成為tpci過載檢測(cè)系統(tǒng)的一部分。過載和發(fā)光連接的區(qū)別在于通過從溫度傳感器接收的反饋到微控制器188的數(shù)據(jù)確定的溫度水平。來(lái)自溫度傳感器電路200的過載信號(hào)可以是僅報(bào)警狀態(tài)，其只需要通知而不用將接觸器跳閘，但是可替代地，其可被視為是要求接觸器190通過特定的微控制器188代碼例程跳閘的故障。

當(dāng)發(fā)生過載時(shí)，微控制器通過其代碼例程然后激活跳閘電路189并最終將螺線管操作的跳閘機(jī)構(gòu)或接觸器190跳閘，從而將負(fù)載與線路連接隔離。因此，在確定過載和將接觸器跳閘的情況下，微控制器188通過微控制器代碼中的特定例程激活聽覺和/或視覺指示。代碼例程中還包括一個(gè)診斷特征，其識(shí)別發(fā)生的每一種故障，并在需要時(shí)根據(jù)包括圖形顯示的聽覺和視覺指示的頻率進(jìn)行識(shí)別。

tpci的短路檢測(cè)系統(tǒng)元件作為通過mpcs182檢測(cè)到的故障的一部分被包括在內(nèi)。通過mpcs182流過電路連接171/172/174/175的電流被轉(zhuǎn)換成比例輸出電壓。來(lái)自mpcs182的輸出信號(hào)反映了流經(jīng)連接171/172/174/175的電流，所有信號(hào)分量需要用于監(jiān)控和短路故障檢測(cè)。短路特性由微控制器188代碼內(nèi)的特定算法定義。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，微控制器執(zhí)行代碼例程，其激活跳閘電路189并最終將螺線管操作的接觸器190跳閘，從而隔離負(fù)載與線路連接。因此，在確定短路故障并將接觸器190跳閘的情況下，微控制器188通過微控制器代碼中的特定程序激活聽覺和/或視覺指示。代碼例程中還包括一個(gè)診斷特征，用于識(shí)別發(fā)生的每一種故障，并在需要時(shí)根據(jù)包括圖形顯示的聽覺和視覺指示的頻率進(jìn)行識(shí)別。

tpci的過壓和欠壓檢測(cè)系統(tǒng)元件是軟件管理系統(tǒng)，其中從ptx198接收的數(shù)據(jù)被監(jiān)控，并與在tpci代碼中建立的正常操作參數(shù)進(jìn)行比較。ptx198的輸出通過調(diào)節(jié)電路199，使其適合于微控制器182的處理，以根據(jù)用于過壓和欠壓保護(hù)的軟件代碼例程來(lái)確定線路電壓狀況。ptx198輸出也用作負(fù)載功耗計(jì)算的元素，其也是軟件管理的，并且是tpci例程的組成部分。當(dāng)線路電壓超過tpci代碼例程中預(yù)設(shè)的tpci最大電壓時(shí)，或當(dāng)線路電壓小于tpci的最小額定電壓時(shí)，在既定的閾值時(shí)間內(nèi)，代碼例程將條件標(biāo)記為過壓或欠壓狀態(tài)，并將信號(hào)發(fā)送到跳閘電路189以將接觸器190跳閘。代碼例程中的故障標(biāo)識(shí)符將為診斷顯示提供指示發(fā)生故障的通知。

tpci可以與具有接地的電源以及沒有系統(tǒng)接地的電源一起使用。這通過在線路側(cè)線路和中性線路171/172之間連接的電阻分壓器電路183成為可能，其通過代碼管理的例程來(lái)控制產(chǎn)生中斷的電路，以使電流傳感器數(shù)據(jù)的采樣與線路信號(hào)同步。微控制器188中斷過程使用內(nèi)置的比較器、和等于mpcs182的穩(wěn)定輸出偏移電壓值的軟件調(diào)整的mpcs182零基準(zhǔn)偏移電壓值。電阻分壓器電路183允許用于零交叉基準(zhǔn)的線路信號(hào)的采集，用于在故障發(fā)生時(shí)將接觸器190跳閘。電阻分壓器183跨線路171和中性線172而不是線路171和系統(tǒng)接地173連接，使得gfci甚至在沒有接地的系統(tǒng)中也能運(yùn)行，而不管線路171和中性線172的連接是否相反。例如數(shù)字隔離器184和光耦合器將直流與交流電路隔離。

tpci被提供有代碼管理的系統(tǒng)，以識(shí)別電源的基頻并根據(jù)實(shí)際頻率進(jìn)行操作。tpci配備了針對(duì)不同工作線路頻率設(shè)計(jì)的共享和特定的代碼例程。一旦tpci通電，單元將開始采樣信號(hào)以識(shí)別頻率。一旦線路頻率被識(shí)別，微控制器代碼就對(duì)應(yīng)于該頻率執(zhí)行tpci代碼例程。

通知系統(tǒng)狀況和電氣故障的發(fā)生的作為tpci的元件的系統(tǒng)由微控制器188代碼來(lái)驅(qū)動(dòng)。這是與tpci集成的特征，并且在本發(fā)明所依賴的tomimbang專利申請(qǐng)和專利中被披露。tpci被提供有視覺指示來(lái)指示系統(tǒng)狀況，并且這通過led來(lái)指示通電、斷電、故障條件、報(bào)廢。作為診斷特征，每個(gè)故障具有代碼管理的標(biāo)識(shí)符和通過開/關(guān)操作的頻率和持續(xù)時(shí)間指定的指示。可替代地，視覺指示是通過具有字母和/或數(shù)字字符的圖形顯示來(lái)指示不同的系統(tǒng)狀況、故障和報(bào)廢狀態(tài)。該系統(tǒng)還提供有使用鈴聲、蜂鳴器和類似功能的聽覺指示，以通過代碼確定的和通過開關(guān)操作的頻率和持續(xù)時(shí)間指定的指示來(lái)通知故障和報(bào)廢狀態(tài)。

用于測(cè)試電路完整性的系統(tǒng)(或也被稱為tpci的自檢特征元件)是由微控制器代碼驅(qū)動(dòng)并以連續(xù)循環(huán)重復(fù)執(zhí)行的功能。這確保了整個(gè)系統(tǒng)在tpci上電時(shí)的任何給定時(shí)間都能正常運(yùn)行，否則應(yīng)該指示報(bào)廢狀態(tài)，其中tpci應(yīng)被檢查損壞或停止服務(wù)并被更換。這是一個(gè)代碼驅(qū)動(dòng)的功能，微控制器操作該功能以確保以下內(nèi)容：

a)微控制器188時(shí)鐘計(jì)數(shù)器尚未達(dá)到代碼中設(shè)置的預(yù)定壽命限制

b)從mpcs182接收的微控制器adc信號(hào)是正常的，表示良好的電流傳感器

c)包括crc、ram奇偶校驗(yàn)和看門狗定時(shí)器在內(nèi)的所有微控制器標(biāo)準(zhǔn)工作測(cè)試都正常工作

d)跳閘和復(fù)位電路正常工作

e)沒有主要的電子組件故障

f)微控制器可以執(zhí)行其所有代碼例程

g)設(shè)備沒有被篡改

用于確定報(bào)廢狀態(tài)的系統(tǒng)在微控制器代碼內(nèi)被實(shí)現(xiàn)和管理，并且是多目的的。當(dāng)tpci可重復(fù)使用時(shí)，它可以用作診斷工具，以提醒用戶檢查裝置和連接的電氣線路需要維修或更換的危險(xiǎn)狀況。當(dāng)tpci不可重復(fù)使用時(shí)，用于確定報(bào)廢狀態(tài)的系統(tǒng)可以用作自毀裝置，以對(duì)裝置的電路造成不可逆的損害，并擦除微控制器188的代碼，使裝置永久地不可操作。

tpci的篡改保護(hù)系統(tǒng)是多系統(tǒng)的，并且包括機(jī)械、電子和代碼管理的系統(tǒng)，其可以單獨(dú)實(shí)施或組合以實(shí)現(xiàn)最佳保護(hù)。在機(jī)械上，tpci外殼通過防篡改緊固件固定，使其難以接近其零件。電路的特定部分用超細(xì)導(dǎo)體固定，使得僅通過拆卸該裝置來(lái)切斷裝置電路的一部分的連續(xù)性。微控制器采用內(nèi)部和外部防篡改方式制造。微控制器188通過其代碼例程檢測(cè)指示篡改電路的異常信號(hào)以及指示篡改操作的儀表信號(hào)。在檢測(cè)到篡改操作時(shí)，微控制器188執(zhí)行其自毀功能，包括其塊擦除例程，其中tpci變得完全不可操作，并且代碼變得不可恢復(fù)。

作為tpci的元件的、用于在發(fā)生故障時(shí)測(cè)試接觸點(diǎn)正確操作的系統(tǒng)，是通過測(cè)試按鈕操作。這是為了確保跳閘電路189激活跳閘螺線管185a，并且在測(cè)試按鈕191被按下時(shí)接觸器190打開。當(dāng)測(cè)試按鈕191被按下時(shí)，微控制器188執(zhí)行例程以將由特定算法定義的包括電弧、接地、過載、欠壓、過壓、浪涌和發(fā)光連接的一系列電故障輸入到故障檢測(cè)例程中，以確保檢測(cè)系統(tǒng)工作，并且跳閘機(jī)構(gòu)能夠因?yàn)楣收隙l。

作為tpci的元件的、用于在故障被檢測(cè)到并且在測(cè)試按鈕191被激活時(shí)將負(fù)載從裝置的線路側(cè)隔離的系統(tǒng)，是在螺線管被跳閘電路激活時(shí)根據(jù)微控制器188代碼例程而打開的接觸器190的功能，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，微控制器188代碼例程執(zhí)行其跳閘功能。如上所述，當(dāng)測(cè)試按鈕被激活時(shí)，接觸器190也跳閘。

當(dāng)復(fù)位按鈕是手動(dòng)類型時(shí)用于將負(fù)載復(fù)位或連接到裝置的線路側(cè)的系統(tǒng)，使用集成在接觸器190內(nèi)的機(jī)械閂鎖，其通過按下復(fù)位按鈕被激活。該復(fù)位按鈕的機(jī)械閂鎖將接觸器190的觸點(diǎn)固定在接合位置，從而連接tpci的線路171/172和負(fù)載174/175側(cè)。一旦復(fù)位按鈕被接合，tpci被接合并操作以監(jiān)控和檢測(cè)本發(fā)明中描述的故障和其他tpci功能的發(fā)生?？商娲兀?dāng)復(fù)位按鈕被螺線管操作時(shí)，按下復(fù)位按鈕192使得微控制器188執(zhí)行代碼例程以激活類似于跳閘電路的復(fù)位電路，除了在這種情況下，有二級(jí)螺線管185b用于執(zhí)行接觸器190的開關(guān)，從而關(guān)閉接觸器190接觸以連接tpci的線路和負(fù)載側(cè)。

識(shí)別作為tpci的元件的電路中發(fā)生的故障類型的方法是作為微控制器188代碼例程的一部分的診斷系統(tǒng)。在由tpci保護(hù)的電路中發(fā)生的每個(gè)故障都由其他頻率和時(shí)域算法定義的特定特性來(lái)確定，數(shù)字值將其與正常電路條件和其他故障條件區(qū)分開。因此，每個(gè)故障在代碼中通過由不同的適用算法計(jì)算的數(shù)字值進(jìn)行表征，并且輸出標(biāo)識(shí)符，然后微控制器188將該標(biāo)識(shí)符轉(zhuǎn)換成如本發(fā)明的其它部分中所討論的聽覺和/或視覺顯示的預(yù)設(shè)通知方法。使用標(biāo)識(shí)符，用戶將有能力診斷電路狀況和電路中的電氣故障源，并將其用作服務(wù)工具。

tpci診斷系統(tǒng)用于錯(cuò)誤跳閘減輕，這是接線設(shè)備制造商的主要關(guān)注點(diǎn)。有許多電負(fù)載，其正常信號(hào)模擬電弧的特征，并且因此導(dǎo)致tpci甚至在不應(yīng)該的情況下跳閘。通過診斷系統(tǒng)，tpci通過其微控制器代碼能夠識(shí)別導(dǎo)致其跳閘的特定故障，并確定其是否是真正的電弧或可能是某些電負(fù)載的正常工作特性的妨礙跳閘條件。在識(shí)別出故障的情況下，可以使用數(shù)據(jù)來(lái)確定電氣設(shè)備或負(fù)載的特性，從而導(dǎo)致可以區(qū)別于有效故障的虛假跳閘。

作為tpci的元件的、用于為外部設(shè)備充電的接口，使用的電源的額定的電流水平高到足以對(duì)電子設(shè)備的電池充電。連接到直流電源的usb充電端口作為tpci的一部分包括在其中。

tpci提供了一個(gè)用于連接控制系統(tǒng)的可連接接口，以控制tpci的運(yùn)行，從而負(fù)載連接到它，并獲得故障和診斷數(shù)據(jù)。這可以通過向tpci的微控制器提供輸入接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，以遠(yuǎn)程控制其操作，并發(fā)送或接收開關(guān)或跳閘命令，甚至提供診斷信息。該特征適用于通過單獨(dú)的螺線管完成跳閘和復(fù)位功能的情況?？商娲?，tpci被提供有無(wú)線接口以從遠(yuǎn)程控制中心或設(shè)備接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，以操作tpci并且接收故障檢測(cè)信息作為具有聽覺和/或視覺指示的輸出。

憑借tpci的眾多功能，它運(yùn)行在一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的代碼上，以對(duì)連續(xù)環(huán)路監(jiān)控系統(tǒng)條件進(jìn)行操作并執(zhí)行診斷。當(dāng)afci首次通電并且復(fù)位機(jī)構(gòu)復(fù)位時(shí)，故障保護(hù)電路從線路側(cè)線路導(dǎo)體171開始，通過電流傳感器182和接觸器190到達(dá)負(fù)載側(cè)線路導(dǎo)體174，然后通過連接的負(fù)載并返回到負(fù)載側(cè)中性導(dǎo)體175和線路側(cè)中性導(dǎo)體172。電路接地導(dǎo)體173在整個(gè)系統(tǒng)中連接，然而，tpci可以在有或沒有系統(tǒng)接地173的情況下運(yùn)行。tpci使用的直流電動(dòng)組件由開關(guān)模式電源(smps)177供電，該電源177在廣泛的電源交流電壓下工作，并產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出直流電壓。mpcs182監(jiān)測(cè)從線路側(cè)流過線路導(dǎo)體171/174到負(fù)載側(cè)的電路電流，其中電流傳感器182輸出電壓與具有穩(wěn)定輸出偏移電壓的電路電流負(fù)載波形成比例。mpcs182向微控制器188提供信號(hào)，用于檢測(cè)電弧、浪涌、錯(cuò)線、發(fā)光連接、過載和短路故障。它還提供代碼管理的tpci的電源監(jiān)控和計(jì)量信息。當(dāng)微控制器188檢測(cè)到這些電路故障中的任一個(gè)時(shí)，跳閘命令被發(fā)送到跳閘和復(fù)位開關(guān)電路189，其通過將電磁跳閘和復(fù)位機(jī)構(gòu)190跳閘來(lái)中斷故障保護(hù)電路。然后用于電路故障的視覺通知194和聽覺通知195被啟用。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位開關(guān)185a隨后被啟用時(shí)，微控制器188程序初始化值并禁止故障指示器，通過評(píng)估跳閘和復(fù)位感測(cè)電路189來(lái)檢查系統(tǒng)的錯(cuò)線和報(bào)廢狀況。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位檢查成功完成時(shí)，被保護(hù)的電路保持關(guān)閉，直到微控制器188代碼檢測(cè)到另一個(gè)電路故障。微控制器188還通過其代碼例程檢測(cè)指示篡改電路的異常信號(hào)以及指示篡改操作的儀表信號(hào)。在檢測(cè)到篡改操作時(shí)，微控制器執(zhí)行其自毀功能，包括其塊擦除例程，其中裝置變得完全不可操作，并且代碼變得不可恢復(fù)。

gfcs180向mpcs182提供信號(hào)以檢測(cè)接地故障。

ptx198監(jiān)視跨過線路側(cè)線路和中性導(dǎo)體171/172上的電壓，并向微控制器182提供信號(hào)用于過壓、欠壓和浪涌故障。它還向微控制器188提供電源監(jiān)控和計(jì)量信息。

tsc200向mpcs182提供信號(hào)用于檢測(cè)發(fā)光連接、以及過載檢測(cè)中的二次信號(hào)源。

微控制器188通過其循環(huán)中連續(xù)工作的代碼從mpcs182、gfcs180、ptx198和tsc200接收輸入數(shù)據(jù)，執(zhí)行檢測(cè)直流和交流以及單相和多相系統(tǒng)中的電弧、接地、浪涌、錯(cuò)線、過載、短路、發(fā)光連接、過壓、以及欠壓故障等所有tpci功能；當(dāng)發(fā)生任何所述故障時(shí)中斷電路；提供診斷、識(shí)別和通知發(fā)生的故障；并提供電路監(jiān)控和計(jì)量信息。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，盡管本文中的示例是單相交流系統(tǒng)，但是本發(fā)明的相同原理適用于多相和直流系統(tǒng)。利用來(lái)自相同傳感器mpcs182和ptx198的數(shù)據(jù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將認(rèn)識(shí)到，tpci可以通過檢測(cè)任何相中的電壓或電流的損失來(lái)提供多相系統(tǒng)中的相損耗保護(hù)。將所有傳感器(包括mpcs182、gfcs180、ptx198和tsc200、接觸器位置感測(cè)電路193)集成到tpci電路中，檢測(cè)和中斷任何電氣故障所需的每種數(shù)據(jù)可供微控制器進(jìn)行處理，因此，tpci提供全面保護(hù)免于電氣故障。雖然tpci執(zhí)行了許多復(fù)雜的功能，這些功能將相當(dāng)于許多獨(dú)立的裝置、系統(tǒng)和方法，但是操作受控于單個(gè)微控制器的系統(tǒng)和組件的集成使得tpci成為一種高貴的發(fā)明。此外，盡管本發(fā)明涵蓋了這種廣泛的保護(hù)范圍，但是并不限制本文公開的系統(tǒng)用于一個(gè)設(shè)備，而是將該系統(tǒng)用于具有本文所公開的特定的單個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)的組合的多個(gè)設(shè)備中，而不脫離本發(fā)明的原理。

圖5、圖5a、圖6、圖6a是不同形式和類型的mpcs182的示例。這些示例不是限制性的，而是旨在教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何為本發(fā)明的目的采用不同的傳感器。

mpcs182具有與線路導(dǎo)體不同的類型、形狀、形式和安裝方法。mpcs182輸出信號(hào)被調(diào)節(jié)成適合于由微控制器188處理以檢測(cè)電弧和其他故障以及用于監(jiān)視系統(tǒng)狀況。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，該調(diào)節(jié)電路可以集成到電流傳感器電路中，從而具有可以直接用作由微控制器188處理的信號(hào)的輸出。

為了本發(fā)明的示例目的，圖5、圖5a示出了作為一種接觸型霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路的一種類型的mpcs182，其中pcb203上的線路202直接連接到其引腳204，因此線電流通過它。在電流傳感器的線路連接上方的鐵磁層產(chǎn)生與線路電流成比例的磁通量，其通過其內(nèi)部電路被轉(zhuǎn)換成比例電壓輸出。此霍爾效應(yīng)電流傳感器182a原理上類似于allegromicro系列的霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路，與被監(jiān)測(cè)的導(dǎo)體有不同的形式、形狀和安裝方式。該電流傳感器182a是功率驅(qū)動(dòng)的，并且輸出信號(hào)通常是與線電流成比例的伏特。盡管也用于其他應(yīng)用中的電流感測(cè)，但是這些類型的磁霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路電流傳感器尚未用于如tomimbang當(dāng)前發(fā)明中所公開的電氣故障檢測(cè)系統(tǒng)和裝置。

為了本發(fā)明的示例目的，圖6、圖6a示出了作為非接觸或無(wú)接觸電流傳感器集成電路的mpcs182的替代類型和變型，其中線路電流不通過設(shè)備的任何部分。這種類型的電流傳感器是cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路182b，其具有在其表面上構(gòu)造的用作提供高磁增益的磁通量集中器的鐵磁層，該高磁增益顯著增加了傳感器的信噪比。該電流傳感器182b特別適用于直流和交流電流測(cè)量，具有歐姆隔離、非常低的插入損耗、快速的響應(yīng)時(shí)間、小的封裝尺寸和低的組裝成本要求，這對(duì)于本發(fā)明所涵蓋的電弧故障檢測(cè)和中斷的目的是理想的。該電流傳感器182b是功率驅(qū)動(dòng)的，并且輸出信號(hào)通常是與線路電流成比例的伏特。該電流傳感器182b在原理上類似于melexis系列的霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路的那些傳感器，相對(duì)于被監(jiān)測(cè)的導(dǎo)體有不同的形式、形狀和安裝方式。在該電流傳感器中用于afci應(yīng)用的導(dǎo)體可以是pcb206中的跡線205、取決于所使用的電流傳感器的形式或形狀而布設(shè)在傳感器下方、導(dǎo)體的上方或側(cè)面上的導(dǎo)電條或電線。雖然也用于其他應(yīng)用中的電流感測(cè)，但是這些非接觸型磁霍爾效應(yīng)電流傳感器集成電路從未用于如tomimbang當(dāng)前發(fā)明中所公開的電氣故障檢測(cè)系統(tǒng)和裝置。圖6、圖6a同樣例示了巨磁電阻(gmr)電流傳感器182c，其也是非接觸或無(wú)接觸電流傳感器集成電路，其通過將流過線路導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電壓來(lái)感測(cè)電流，該電壓與場(chǎng)成比例。gmr傳感器在受到磁場(chǎng)影響時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的電阻變化。多層gmr傳感器采用惠斯通橋電阻結(jié)構(gòu)，在不同的應(yīng)用溫度下具有穩(wěn)定的性能。該電流傳感器182c設(shè)置有磁集中器，產(chǎn)生對(duì)磁場(chǎng)敏感的與通過線路導(dǎo)體的電流相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。在低電壓、高靈敏度、歐姆隔離、非常低的插入損耗、快速響應(yīng)時(shí)間、小封裝尺寸和低組裝成本要求下工作，適用于直流和/或交流電流測(cè)量，這對(duì)本發(fā)明所涵蓋的電弧故障檢測(cè)和中斷的目的是理想的。例示的這些傳感器在原理上類似于nve公司的gmr電流傳感器，例如它們的aa和ab系列電流傳感器以及它們的變型，相對(duì)于針對(duì)電流流動(dòng)被感測(cè)的導(dǎo)體有不同的形式、形狀和安裝。在該電流傳感器182c中的用于afci應(yīng)用的導(dǎo)體可以是pcb206中的焊盤或跡線205、取決于電流傳感器的形狀或形狀而布設(shè)在傳感器下方、導(dǎo)線的上方或側(cè)面的條帶或?qū)Ь€。雖然也用于電流感測(cè)應(yīng)用，但是特別是gmr傳感器從未用于如tomimbang當(dāng)前發(fā)明中所公開的電氣故障檢測(cè)系統(tǒng)和裝置。

圖6、圖6a所示的非接觸電流傳感器182b/182c可以具有以諸如pcb跡線、電線或成形金屬材料的任何方式或形式配置的導(dǎo)體。對(duì)于較高的電流，這些傳感器也可以位于母線中。

本文還公開了一種替代電流傳感器mcps182作為具有線性電流輸出的傳統(tǒng)隔離型電流互感器或變換器。該電流互感器是非接觸或無(wú)接觸電流互感器傳感器，其中線路電流不通過設(shè)備的任何部分。相反，導(dǎo)體穿過芯部，空氣作為線路與變壓器的繞組之間的隔離介質(zhì)。電阻元件連接到電流互感器的繞組以導(dǎo)出與線路電流成比例的電壓。雖然這種類型的線性電流互感器也用于其他應(yīng)用中的電流感測(cè)，但是它并不通常以與本發(fā)明中公開的相同的方式用于電氣故障檢測(cè)系統(tǒng)和裝置中。

本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，使用本發(fā)明的原理，tpci不限于可用于實(shí)現(xiàn)本文所述相同目的的這類型的傳感器mpcs182。

圖7、圖7a、圖7b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有插座插口tpci的溫度傳感器的應(yīng)用的圖示。溫度傳感器210/211/212/213具有不同的形式、形狀和安裝方式，并且這些圖示是示例，用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員溫度傳感器在諸如tpci的裝置、或任何具有磁接觸器和跳閘控制電路的其它裝置備上的不同應(yīng)用。在這些圖示中，溫度傳感器210/211/212/213是pcb214，其安裝成與螺釘208的安裝螺柱209物理接觸，該螺釘208用于將電線與插座插口207固定。傳感器210/211/212/213安裝在與tpci的監(jiān)控部分鄰近的感測(cè)距離內(nèi)，其中可能發(fā)生發(fā)光連接。在發(fā)生發(fā)光連接之前，溫度的積聚將使任何溫度傳感器以超過正常工作溫度和低于實(shí)際發(fā)光連接條件的預(yù)定水平激活。圖7、圖7a、圖7b是插座插口207中的部分，其示出了安裝在pcb214上的溫度傳感器210/211/212/213作為其可以安裝在tpci上的不同方式的例示。這里，溫度傳感器210/211/212/213安裝在pcb214的表面上并與端子安裝螺柱209物理接觸。

為了對(duì)本發(fā)明使用溫度傳感器210/211/212/213進(jìn)行過載和發(fā)光連接保護(hù)的應(yīng)用的進(jìn)一步例證，圖7c示出了設(shè)有如圖9中示意性所示的螺線管激活的跳閘機(jī)構(gòu)或接觸器的多插口電源板249。圖7d和圖7e是多插口電源板外殼248內(nèi)的局部視圖，示出了在策略上位于線路沖壓件245和中性線沖壓件246上的溫度傳感器210/211/212/213，其在插入時(shí)與插頭的刀片接觸。這些沖壓件245和246被認(rèn)為是可能發(fā)生發(fā)光連接的地方，因?yàn)樗鼈兪桥c插頭的中性線和線路刀片的連接點(diǎn)。連接電源線的線路/中性線242/244通過電磁接觸器與線路和中性線沖壓件245/246連接，并且螺線管操作的跳閘機(jī)構(gòu)和跳閘控制電路在多板電源板249內(nèi)(未示出)。接地沖壓件和連接247/243顯示為與電源系統(tǒng)接地連接的多插口電源板249的一部分。當(dāng)傳感器210/211/212/213中的任何一個(gè)由于過載或發(fā)光連接積聚而被激活時(shí)，控制電路被激活，從而將接觸器跳閘，這將線路與連接到多插口電源板249的負(fù)載隔離。本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都認(rèn)識(shí)到，通過應(yīng)用本發(fā)明所列出的原理，這些溫度傳感器210/211/212/213可被配置在控制電路中，以便通過控制電路將跳閘機(jī)構(gòu)直接跳閘或提供輸入到微控制器，該微控制器控制跳閘電路、作為tpci或類似裝置的一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員還認(rèn)識(shí)到，使用本發(fā)明的相同原理，溫度傳感器也可以是遠(yuǎn)程溫度傳感器、紅外傳感器等，將tpci內(nèi)的被監(jiān)視點(diǎn)上的數(shù)據(jù)反饋到微控制器用于發(fā)光連接和過載保護(hù)系統(tǒng)。

圖8、圖8a、圖8b、圖8c、圖8d是溫度傳感器電路200以及其可應(yīng)用于tpci發(fā)光連接和過載保護(hù)的不同方式的例示，如在本發(fā)明的不同實(shí)施例中所解釋的。為了例示的目的，本文使用了圖7、圖7a、圖7b所示的tpci。這些溫度傳感器電路配置僅是示例，并且不限于溫度傳感器具有不同類型、形式、形狀和安裝方式，并且可以以適當(dāng)?shù)姆绞脚渲靡詽M足本發(fā)明的原理。這些例示不是限制性的，而是教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同的方式來(lái)配置和應(yīng)用具有tpci和類似裝置的溫度傳感器電路以用于發(fā)光連接和過載保護(hù)。

圖8示出了具有傳感器210的溫度傳感器電路200，傳感器210作為溫度激活開關(guān)在策略上位于tpci中可能發(fā)生發(fā)光連接的地方，例如溫度傳感器電路200具有通過螺釘208或類似的緊固裝置將電線固定在其上的插座插口的安裝螺柱209。它們?cè)诓呗陨弦部梢晕挥谂c插頭刀片或引腳連接的沖壓件處。它們彼此并聯(lián)并且根據(jù)需要與任何附加數(shù)量的傳感器tsn連接以提供最佳保護(hù)。溫度傳感器電路200中的任何傳感器210在實(shí)際發(fā)光連接發(fā)生之前由于升高的溫度而被激活，關(guān)閉向微控制器188提供輸入的電路以進(jìn)行發(fā)光連接檢測(cè)。可替代地，溫度傳感器210可以是在額定溫度下激活的雙金屬開關(guān)。這些雙金屬開關(guān)將用于與溫度激活開關(guān)210相同的目的。tpci發(fā)光連接保護(hù)電路旨在作為一種搶占式的方法，用于在其積聚階段和當(dāng)實(shí)際發(fā)生時(shí)阻止發(fā)光連接的發(fā)生。傳感器210具有指定的開關(guān)溫度額定值，這是其中可以安全地阻止發(fā)光連接建立并且高于正常tpci工作溫度的水平。圖8中例示的溫度傳感器電路也可以用于tpci的過載保護(hù)，因?yàn)檫^載也是通過升高的溫度被確定作為發(fā)光連接。

圖8a示出了具有溫度傳感器211的溫度傳感器電路200，溫度傳感器211是熱敏電阻器或元件，它們隨溫度的變化改變它們的電阻，在策略上位于tpci中可能發(fā)生發(fā)光連接的地方，溫度傳感器電路200例如具有通過螺釘208或類似的緊固裝置將電線固定在其上的插座插口的安裝螺柱209。它們可以在策略上也位于與插頭刀片或引腳連接的沖壓件處。它們彼此并聯(lián)連接，并且根據(jù)需要與任何附加數(shù)量的傳感器thn連接以提供最佳保護(hù)。溫度傳感器電路200中的任何溫度傳感器211，由于在發(fā)光連接或過載發(fā)生之前升高的溫度而具有偏離建立的正常條件值的電阻變化，所以提供一個(gè)輸出，該輸出被數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器215轉(zhuǎn)換成到微控制器188的信號(hào)輸入用于發(fā)光連接和過載檢測(cè)。在正常情況下，溫度傳感器電路200具有預(yù)定電阻范圍，該預(yù)定電阻范圍通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器215監(jiān)視，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器215將信號(hào)輸出到微控制器188，該信號(hào)通過其代碼例程進(jìn)行評(píng)估，以確定導(dǎo)致發(fā)光連接和過載狀況的高溫的出現(xiàn)。通過由微控制器188從傳感器211接收到的數(shù)據(jù)確定的熱度來(lái)區(qū)分過載和發(fā)光連接。過載狀況也被確定為通常穩(wěn)定的狀況，因此盡管溫度升高，但是通常是穩(wěn)定的溫度，而發(fā)光連接的特征在于溫度升高，特別是在其積聚階段。來(lái)自溫度傳感器電路200的過載信號(hào)可以是不需要接觸器跳閘的僅報(bào)警狀態(tài)，但是也可以認(rèn)為是要求接觸器190跳閘的故障。tpci發(fā)光連接保護(hù)系統(tǒng)旨在作為一種搶占式的方法，用于在其積聚階段和當(dāng)其實(shí)際發(fā)生時(shí)阻止發(fā)光連接的發(fā)生。過載和發(fā)光連接狀況可以通過tpci的監(jiān)控點(diǎn)上的溫度水平相互區(qū)分開，并且這些溫度被建立為微控制器188代碼內(nèi)的用于檢測(cè)這些故障條件的閾值。

圖8b示出了使用溫度傳感器集成電路212的溫度傳感器電路200，溫度傳感器電路200感測(cè)tpci的監(jiān)視點(diǎn)上的溫度，并且通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器216向微控制器188輸出信號(hào)，以檢測(cè)發(fā)光連接和過載。這些溫度傳感器ic212在策略上位于tpci中可能發(fā)生發(fā)光連接的地方，例如具有通過螺釘或類似的緊固裝置將電線安裝在其上的安裝螺柱。它們可以在策略上也位于與插頭刀片或引腳連接的沖壓件處。它們并聯(lián)連接，并且根據(jù)需要可以具有任何附加數(shù)量的傳感器icn來(lái)提供最佳保護(hù)，以覆蓋tpci中可能發(fā)生發(fā)光連接的所有位置。溫度傳感器電路200中的傳感器212通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器電路216進(jìn)行監(jiān)視，該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器電路216向微控制器188輸出信號(hào)，該信號(hào)通過微控制器188的代碼例程將值與在微控制器代碼內(nèi)建立的預(yù)定正常條件值進(jìn)行比較而被評(píng)估，以確定存在預(yù)示著發(fā)光連接和過載狀況的高溫。當(dāng)檢測(cè)到所述狀況時(shí)，微控制器188執(zhí)行其代碼例程以將接觸器190跳閘。過載和發(fā)光連接的區(qū)別在于通過從傳感器接收的并被反饋給微控制器188的數(shù)據(jù)確定的溫度水平。過載狀況也被確定為一般穩(wěn)定的狀況，因此是一般穩(wěn)定的溫度，而發(fā)光連接是一個(gè)變化的狀況，特別是在其隨著時(shí)間的推移積聚溫度的積聚階段。來(lái)自溫度傳感器電路200的過載信號(hào)可以是不需要接觸器跳閘的僅報(bào)警狀態(tài)，但是也可以認(rèn)為是要求接觸器190跳閘的故障。tpci發(fā)光連接保護(hù)系統(tǒng)旨在作為一種搶占式的方法，用于在其積聚階段和當(dāng)其發(fā)生時(shí)阻止發(fā)光連接的發(fā)生。

圖8c示出了由電阻溫度檢測(cè)器(rtd)213組成的溫度傳感器電路200，溫度傳感器電路200感測(cè)來(lái)自預(yù)設(shè)規(guī)格的溫度值，并向微控制器輸出信號(hào)用于發(fā)光連接和過載檢測(cè)。這些溫度傳感器rtd213在策略上位于tpci中可能發(fā)生發(fā)光連接的地方，例如具有通過螺釘或類似的緊固裝置將電線安裝到其上的安裝螺柱。它們也可以在策略上位于與插頭刀片或引腳連接的沖壓件處。它們并聯(lián)連接，并根據(jù)需要與任何附加數(shù)量的傳感器rtdn連接，以提供最佳保護(hù)并覆蓋tpci中可能發(fā)生發(fā)光連接的所有位置。溫度傳感器電路200中的傳感器213通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器217進(jìn)行監(jiān)控，該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器217將信號(hào)輸出到微控制器188，該信號(hào)通過其代碼例程進(jìn)行評(píng)估，以通過將該數(shù)據(jù)與微控制器188代碼內(nèi)用于正常工作條件的已建立的值進(jìn)行比較來(lái)確定預(yù)示著發(fā)光連接和過載狀況的高溫的出現(xiàn)。當(dāng)由任何傳感器213檢測(cè)到的高溫檢測(cè)到發(fā)光連接時(shí)，微控制器188執(zhí)行其代碼例程來(lái)將接觸器跳閘。過載和發(fā)光連接的區(qū)別在于通過從傳感器213接收的并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器217被反饋給微控制器188的數(shù)據(jù)所確定的溫度水平。過載狀況也被確定為一般穩(wěn)定的狀況，并因此是一般穩(wěn)定的溫度，而發(fā)光連接是一個(gè)變化的狀況，特征是特別是在于其積聚階段升高的溫度。來(lái)自溫度傳感器電路200的過載信號(hào)可以是不需要接觸器跳閘的僅報(bào)警狀態(tài)，但是也可以認(rèn)為是要求接觸器190跳閘的故障。tpci發(fā)光連接電路旨在作為一種搶占式的方法，用于在其積聚階段和當(dāng)其實(shí)際發(fā)生時(shí)阻止發(fā)光連接的發(fā)生。

圖8d示出了具有傳感器210的溫度傳感器電路200，傳感器210作為溫度激活開關(guān)在策略上位于tpci中可能發(fā)生發(fā)光連接的地方，溫度傳感器電路200例如具有通過螺釘或類似的緊固裝置將電線安裝到其中的安裝螺柱。它們?cè)诓呗陨弦部梢晕挥谂c插頭刀片或引腳連接的沖壓件處。與圖8、8a、8b和8c所示的其它電路不同，其通常適用于低壓電路。圖8d示出了通過具有數(shù)字隔離器218(諸如光耦合器)的電阻元件219直接連接到電力系統(tǒng)線路和中性線的溫度傳感器，以向微控制器188提供低電壓電子信號(hào)，用于檢測(cè)過載和發(fā)光連接。在該示例性電路中，負(fù)載側(cè)的傳感器210通過接觸器190與線路側(cè)分離。溫度傳感器電路200中的任何傳感器210在發(fā)光連接發(fā)生之前由于升高的溫度而被激活，閉合電路以向微控制器提供輸入用于發(fā)光連接事件。該示例電路可用于直接觸發(fā)在線路電壓上工作的跳閘機(jī)構(gòu)，例如市場(chǎng)上的普通gfci，并且不必要求微控制器控制其操作，而是直接開關(guān)所述設(shè)備中的跳閘電路，如圖9中例示的。該示例電路也可以用于具有設(shè)置有螺線管的跳閘機(jī)構(gòu)的方便插口，以隔離設(shè)備的負(fù)載側(cè)和線路側(cè)。傳感器210具有指定的開關(guān)溫度額定值，這是其中可以安全地阻止發(fā)光連接建立并且高于正常tpci工作溫度的水平。

本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，使用本發(fā)明的原理和這些溫度傳感器電路作為例示，可以保護(hù)設(shè)置有跳閘電路的任何裝置或系統(tǒng)免受發(fā)光連接和過載狀況的影響。tpci發(fā)光連接保護(hù)電路旨在作為一個(gè)搶占式系統(tǒng)，以阻止過載和在其建立階段和當(dāng)其實(shí)際發(fā)生時(shí)的發(fā)光連接的發(fā)生。

圖9示出了圖8中示出的溫度傳感器電路，其被施加到具有螺線管激活的跳閘機(jī)構(gòu)或諸如方便插口、多插口電源板、gfci和afci的接觸器226的裝置的電路。該跳閘電路231使用螺線管229，該螺線管229是接觸器226、用于開關(guān)的晶閘管、開關(guān)二極管227和電阻元件228的組成部分。跳閘電路231通過在發(fā)光連接開始發(fā)展時(shí)由于升高的溫度而接通的任何傳感器210啟動(dòng)。傳感器210具有指定的開關(guān)溫度額定值，這是其中可以安全地阻止發(fā)光連接建立并且高于正常tpci工作溫度的水平。tpci發(fā)光連接電路旨在作為一種搶占式的方法，用于在其建立階段和當(dāng)其實(shí)際發(fā)生時(shí)阻止發(fā)光連接的發(fā)生。

圖10示出了在本發(fā)明不同實(shí)施例中所解釋的用于錯(cuò)線檢測(cè)的tpci中使用的接觸器位置感測(cè)電路。諸如光耦合器240的數(shù)字隔離器通過電阻分壓器238/239跨越tpci的負(fù)載側(cè)線路和中性連接234/235。當(dāng)tpci的負(fù)載側(cè)通電時(shí)，這意味著接觸器237處于復(fù)位位置，除非tpci被誤接線作為負(fù)載線反向狀態(tài)。該電路用于錯(cuò)線檢測(cè)，以及用于測(cè)試tpci的完整性，以在發(fā)生故障或測(cè)試按鈕被按下時(shí)跳閘，并在復(fù)位按鈕被按下時(shí)進(jìn)行復(fù)位。