故障电弧断路器的检测技术   
    1.故障电弧的特点 :
    电弧是一种气体游离放电的现象，电弧产生的同时往往伴随着闪光、高温、高压和电流和电压波形的变化，为此检测电弧的方法可采用检测电弧发出的弧光，红外热能，电磁波，以及异常的电压、电流波形等特征来识别电弧的存在。 
在低压配电终端线路中的故障电弧可分为三类：串联故障电弧、并联故障电弧、接地故障电弧。串联故障产生于一根导体发生机械断裂，或接头处松开，或在插头接触不好等，故障电弧与负载是串联的。串联故障的电流受到负载限制，因而电流可能小于负载电流。并联故障电弧是一种短路故障电弧，例如把一束导体中二根导体绝缘表面机械损伤而相碰，故障电弧往往是与负载并联的。并联电弧电流决定于绝缘损坏程度和线路阻抗的大小，并且往往是间隙性的故障。因而，一般的过电流和剩余电流保护装置是不能检测串联和并联故障电弧的。接地故障电弧发生于带电导线接地，或绝缘损坏与接地的金属导体接触，故障电弧电流的大小与接地电阻大小有关。一般的电气保护装置有时也可能检测不到故障。  

检测故障电弧首先要分析故障电弧的特性，发生电弧往往伴随着强烈的弧光、高温、噪声和电磁辐射等现象，同时电压和电流的波形也会发生变化，这些现象和特征可以作为故障电弧检测的基础。故障电弧的电流电压波形特征：由于每次过零时电弧点燃和熄弧过程，使得电流波形每次过零附近出现肩部平坦的电流波形，电压波形除在电弧点燃和熄弧处出现较高的峰值以外，其余部分近似矩形波。为电阻电感混合负载故障电弧电流电压波形，在阻性和感性负载时，由于电感的作用，在电压突变的地方电流的突变和平肩部更为明显。 
故障电弧断路器是根据故障电弧的特点来检测，并及时排除故障电弧。但实际上在正常电气线路中，会存在大量正常电弧，例如开关电器操作产生的电弧、电动机电刷产生的电弧、弧焊机产生的电弧、插头插拔过程中产生的电弧等。此外，许多电子设备也会产生类似于故障电弧的电流波形和电压波形，例如由开关电源供电的计算机负载波形，也呈现类似于故障电弧平坦的肩部。因此，故障电弧断路器必需要能区别正常电弧和故障电弧, 这样才能迅速、有效地提供保护，同时防止误动作的发生，这是故障电弧断路器的技术关键。
2 故障电弧检测技术 
终端电路用故障电弧断路器主要采用基于电压电流波形的电弧检测方法。在出现故障电弧时，电网中故障电压和故障电流的波形会呈现不同的特性。综上所述，故障电弧的电流电压波形具有以下特征：

1.  每个周期在电弧熄灭过零和重燃期间，电弧电流波形会出现两个电流短暂为零的 “平肩部”;
2. 故障电弧电压和电流的波形是不稳定的和随机的;   
3. 电压和电流的波形包含有高频噪声;   
4. 电弧电流di/t高于正常电流波形; 
5. 除电弧熄灭和重燃部分外，电弧电压波形近似于矩形。 
6. 因此，故障电弧断路的检测技术就是如何提取电弧波形的特征，并识别正常电弧和故障电弧的差异，确保AFDD正确动作。故障电弧检测方式，首先采用电流传感器检测电路中的电压或电流信号，将检测到的信号进行变换放大、滤波，经滤波器处理后的高频信号或低频信号，输入微处理器，由微处理器按预先设定的算法进行计算和判断，并和存贮器的数据进行对比，如判断为故障电弧，则发出脱扣信号，使故障电弧断路器分断。这种方式可以检测其下端电路和用电设备中发生的故障电弧，比较适合于在终端电路中使用。

3 从国内外公司的研究成果来看，根据电弧特征的提取方式和数据处理方式不同，故障电弧断路器的主要工作原理如下： 
(1)检测故障电弧典型频谱的故障电弧检测系统 
左边表示电气装置，右边虚线框内的部分是电弧检测系统展开。故障电弧检测系统安装在电气装置中，用以监视电气装置中的接地故障和故障电弧。
(2)采用“三周期算法”判断的故障电弧检测系统 
检测故障电弧设备由电流传感器、输入感测电路、电弧感测电路、电源、脱扣电路处理单元和开关装置组成。电流传感器用以监视通过开关装置的电流，并检测电流中的高频分量提供给输入感测电路，输入感测电路对交流信号进行滤波和整流，并将经过整流的信号提供给电弧感测电路。电弧感知电路将有可能发生电弧的电压电平和数字信号提供给处理单元，随后在处理单元中测量电压电平，并使用一种或多种算法分析电压测量结果和数字信号，以确定该信号是故障电弧还是干扰负载产生的信号，如判定是故障电弧信号，触发脱扣电路，使开关装置断开被保护电路。