特許 7546158 ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/59 20060101AFI20240829BHJP

   H01H 9/50 20060101ALI20240829BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20240829BHJP

   H02H 3/16 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

H01H33/59 F

H01H9/50

H02H3/08 D

H02H3/16 B

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023521098

(86)(22)【出願日】2021-10-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-26

(86)【国際出願番号】 EP2021025397

(87)【国際公開番号】W WO2022078626

(87)【国際公開日】2022-04-21

【審査請求日】2023-04-05

(31)【優先権主張番号】17/070,464

(32)【優先日】2020-10-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518042280

【氏名又は名称】イートン インテリジェント パワー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｅａｔｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】３０ Ｐｅｍｂｒｏｋｅ Ｒｏａｄ， Ｄｕｂｌｉｎ ４ Ｄ０４ Ｙ０Ｃ２， Ｉｒｅｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】チョウ、シン

(72)【発明者】

【氏名】カールソン、ブライアン イー．

(72)【発明者】

【氏名】ラング、ブルック イー．

(72)【発明者】

【氏名】グリフィン、ロバート ピー．

【審査官】荒木 崇志

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５１９９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３４０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００１８９１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭６０－０５５２１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００２２９２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／１８５０９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１９８２７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５４１０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２６９２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ９／３０ － ９／５２

Ｈ０１Ｈ ３３／００ － ３３／６８

Ｈ０１Ｈ ６９／００ － ６９／０１

Ｈ０１Ｈ ７１／００ － ８３／２２

Ｈ０２Ｂ １／００ － １／３８

Ｈ０２Ｂ １／４６ － ７／０８

Ｈ０２Ｈ ３／０８ － ３／２５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アークフラッシュ事象を検出するように構成されたアークフラッシュセンサと、
前記アークフラッシュセンサと通信するアークフラッシュ軽減デバイスであって、
経路入力及び経路出力を有する最小抵抗の経路であって、前記アークフラッシュセンサが前記経路出力の下流に配置されている、経路と、
アクチュエータと、
前記経路入力と前記経路出力との間の電気機械スイッチと、
固体回路遮断器を備え、前記電気機械スイッチの開回路状態に応答して前記経路入力と前記経路出力との間に電流を伝導するように構成されたバイパス電力スイッチデバイスと、
前記アークフラッシュセンサによる前記アークフラッシュ事象の検出に応答して、前記アクチュエータを作動させて前記電気機械スイッチの開回路状態を生成するためのトリガ信号を生成するように構成し、これにより、前記バイパス電力スイッチデバイスに、故障事象に関連する故障電流を遮断させるように構成されたシステムコントローラと、を備える前記アークフラッシュ軽減デバイスと、を含み、
前記アークフラッシュ軽減デバイスの下流に複数の分岐回路を更に備え、
前記分岐回路の各々が、関連付けられた回路ブレーカを含み、
前記回路ブレーカの各々が、定格故障電流の検出時に開くように構成され、
前記回路ブレーカの各々が、前記定格故障電流の検出に応答して開いた後に、前記電気機械スイッチを再閉路するための再閉路信号を前記システムコントローラに送信するように構成され、
前記システムコントローラが、回路ブレーカから再閉路信号を受信すると、
前記再閉路信号を送信した前記回路ブレーカの下流で前記アークフラッシュ事象が発生したかどうかを判定し、
前記再閉路信号を送信した前記回路ブレーカの下流で前記アークフラッシュ事象が発生したことを確認すると、前記電気機械スイッチに再閉路させる前記アクチュエータをトリガするように更に構成されている、システム。

【請求項2】

前記アークフラッシュセンサが、
前記アークフラッシュ事象を検出するために前記経路出力の下流に配置された少なくとも１つの光センサ及び少なくとも１つの電流センサを含む複数のセンサを備え、
前記複数の分岐回路の各分岐回路は、少なくとも１つの光センサ及び少なくとも１つの電流センサによって監視される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記アークフラッシュ軽減デバイスが、高電流故障事象を検出するために前記経路出力の上流に結合された電流センサを更に備え、
前記システムコントローラがまた、前記アークフラッシュ軽減デバイスの前記電流センサによる前記高電流故障事象の検出に応答して、前記バイパス電力スイッチデバイスに前記高電流故障事象に関連する故障電流を遮断させるために、前記アクチュエータを作動させて前記電気機械スイッチの前記開回路状態を生成するための対応するトリガ信号を生成するようにも構成されている、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記システムコントローラが、通常動作モード、アークフラッシュ低減モード、又はその両方のために前記バイパス電力スイッチデバイスを制御するように構成され、
前記通常動作モードでは、前記電気機械スイッチが、前記システムコントローラによって閉回路状態に設定され、
前記アークフラッシュ低減モードでは、前記電気機械スイッチが開回路状態に設定され、前記バイパス電力スイッチデバイスが「ＯＮ」状態にある、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記バイパス電力スイッチデバイスの前記固体回路遮断器が、
エミッタを備える第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの前記エミッタに接続されたエミッタを備える第２のトランジスタであって、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタがトランジスタ対を形成する、第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのコレクタに接続された第１の側、及び前記第２のトランジスタのコレクタに接続された第２の側を有する第１の電圧依存抵抗と、を備え、
前記第１のトランジスタの前記コレクタが、前記経路入力に接続されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記固体回路遮断器が、
エミッタを備える第３のトランジスタと、
前記第３のトランジスタの前記エミッタに接続されたエミッタを備える第４のトランジスタであって、前記第３のトランジスタと前記第４のトランジスタが第２のトランジスタ対を形成する第４のトランジスタと、
前記第３のトランジスタのコレクタに接続された第１の側、及び前記第４のトランジスタのコレクタに接続された第２の側を有する第２の電圧依存抵抗と、を更に備え、
前記第３のトランジスタの前記コレクタが、前記第２のトランジスタの前記コレクタに接続され、
前記第４のトランジスタの前記コレクタが、前記電気機械スイッチの出力端子と前記経路出力との間の前記最小抵抗の経路に接続されている、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記電気機械スイッチ、前記最小抵抗の経路、前記バイパス電力スイッチデバイス、及び前記システムコントローラを収容するための筐体を更に備え、
前記筐体が、モールドケース回路ブレーカ又は気中回路ブレーカを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記アークフラッシュ軽減デバイスが、前記電気機械スイッチを備える電気機械スイッチデバイスを更に備え、
前記電気機械スイッチデバイスが、真空遮断器を備え、
前記アクチュエータが、前記真空遮断器に接続されたトンプソンコイル又は圧電アクチュエータを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記バイパス電力スイッチデバイスがまた、冷却デバイスも備える、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

アークフラッシュ軽減デバイスによって、前記アークフラッシュ軽減デバイスの下流又は上流の少なくとも１つの電気回路を保護することであって、前記アークフラッシュ軽減デバイスが、アクチュエータと、経路入力と経路出力との間の最小抵抗の経路内の電気機械スイッチと、前記最小抵抗の経路に結合された固体回路遮断器を含むバイパス電力スイッチデバイスとを含む、保護することと、
アークフラッシュセンサによって、前記経路出力の下流のアークフラッシュ事象を検出することであって、前記アークフラッシュセンサが前記アークフラッシュ軽減デバイスと通信する、検出することと、
前記アークフラッシュセンサによる前記アークフラッシュ事象の検出に応答して、前記最小抵抗の経路内の前記電気機械スイッチを開くために、前記アークフラッシュ軽減デバイスによって、前記アクチュエータをトリガすることと、
前記アークフラッシュ軽減デバイスの前記バイパス電力スイッチデバイスによって、検出された前記アークフラッシュ事象を表す故障電流を遮断することと、を含み、
前記少なくとも１つの電気回路として複数の電気回路が下流にあり、各電気回路が回路ブレーカを有する分岐回路を含み、
前記アークフラッシュセンサによって前記検出することが、前記分岐回路のいずれかにおける前記アークフラッシュ事象の発生を検出することを含み、
前記回路ブレーカの各々を、定格故障電流の検出時に開くように構成すると共に、前記定格故障電流の検出に応答して開いた後に、前記電気機械スイッチを再閉路するための再閉路信号を前記アークフラッシュ軽減デバイスに送信するように構成し、
前記アークフラッシュ軽減デバイスにより、回路ブレーカから再閉路信号を受信すると、
前記再閉路信号を送信した前記回路ブレーカの下流で前記アークフラッシュ事象が発生したかどうかを判定し、
前記再閉路信号を送信した前記回路ブレーカの下流で前記アークフラッシュ事象が発生したことを確認すると、前記電気機械スイッチに再閉路させるように前記アクチュエータをトリガすること、を更に含む方法。

【請求項11】

前記アークフラッシュ軽減デバイスが、前記経路出力の上流に接続された電流センサを備え、
前記アークフラッシュ軽減デバイスによって、前記保護することが、
前記電流センサによって、前記経路出力の下流の高電流故障事象を検出することと、
前記アークフラッシュ軽減デバイスの前記電流センサによる前記高電流故障事象の検出に応答して、前記最小抵抗の経路内の前記電気機械スイッチを開くために、前記アークフラッシュ軽減デバイスによって、前記アクチュエータをトリガすることと、
前記高電流故障事象を表す故障電流を、前記アークフラッシュ軽減デバイスの前記バイパス電力スイッチデバイスによって遮断することと、を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記アークフラッシュセンサが、複数の光センサを備え、前記光センサの各々が、前記分岐回路に関連付けられており、前記関連付けられた分岐回路における検出された前記アークフラッシュ事象を表す閃光の照明の発生を感知する、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記アークフラッシュセンサが、複数の電流センサを備え、前記電流センサの各々が、前記電流センサの対応する分岐回路における検出された前記アークフラッシュ事象を表す前記故障電流の発生を感知するように分岐回路に関連付けられている、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記バイパス電力スイッチデバイスの前記固体回路遮断器が、
エミッタを備える第１のトランジスタ、
前記第１のトランジスタの前記エミッタに接続されたエミッタを備える第２のトランジスタであって、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタがトランジスタ対を形成する、第２のトランジスタ、
前記第１のトランジスタのコレクタに接続された第１の側、及び前記第２のトランジスタのコレクタに接続された第２の側を有する第１の電圧依存抵抗、を備え、
前記第１のトランジスタの前記コレクタが、前記経路入力に接続されている、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記バイパス電力スイッチデバイスの前記固体回路遮断器が、
エミッタを備える第３のトランジスタ、
前記第３のトランジスタの前記エミッタに接続されたエミッタを備える第４のトランジスタであって、前記第３のトランジスタと第４のトランジスタが第２のトランジスタ対を形成する、第４のトランジスタ、
前記第３のトランジスタのコレクタに接続された第１の側、及び前記第４のトランジスタのコレクタに接続された第２の側を有する第２の電圧依存抵抗、を更に備え、
前記第３のトランジスタの前記コレクタが、前記第２のトランジスタの前記コレクタに接続され、
前記第４のトランジスタの前記コレクタが、前記電気機械スイッチの出力端子と前記経路出力との間の前記最小抵抗の経路に接続されている、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記アークフラッシュ軽減デバイスが、前記電気機械スイッチを備える電気機械スイッチデバイスを更に備え、
前記電気機械スイッチが、真空チャンバを有する真空遮断器を備え、
前記アクチュエータが、前記真空遮断器に接続されたトンプソンコイル又は圧電アクチュエータを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

前記バイパス電力スイッチデバイスが冷却デバイスを備え、
前記方法が、前記冷却デバイスによって前記バイパス電力スイッチデバイスを冷却することを更に含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記バイパス電力スイッチデバイスが、前記アークフラッシュ事象を遮断するために１００マイクロ秒～０．５ミリ秒の応答時間を有する、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本文書は、電力保護システム及び方法、より具体的には、保守要員及び電力機器を保護するためのハイブリッドアークフラッシュ軽減システムを対象とするシステム及び方法を説明する。

【0002】

アークフラッシュ事象は、開閉装置及び配電盤などの配電システムに重大な損傷を引き起こす場合があるだけでなく、作業員の怪我の原因となる可能性がある。回路ブレーカ及びヒューズは、短絡故障があるときに保護を提供するために開閉装置において使用することができる。しかしながら、電流保護システムは、特に低レベル過電流によって引き起こされる故障である場合、短絡故障に関連する危険な電流の伝搬を遮断し、アークフラッシュ事象を排除するために比較的長い応答時間を有する。

【0003】

故障電流をアークフラッシュから短絡経路に迅速に伝達するボルト短絡回路を上流に形成するいくつかの従来技術のシステムが存在する。しかしながら、そのようなシステムは、電気システム及びその構成要素に対して（高い故障電流による）多くの熱的及び機械的応力を引き起こす可能性がある。

【0004】

他の保護システムは、電流センサ及び光センサによるアークフラッシュ事象の検出時に、アークフラッシュ除去応答（２ミリ秒（ｍｓ）以内など）を提供することができ、この場合、検出には２ｍｓを要する。しかしながら、下流のアークフラッシュ事象からの電流の転流は、一般に、保護システムとアークフラッシュ事象位置との間の距離（すなわちインピーダンス）によって制限される。

【発明の概要】

【0005】

システムのいくつかの実施形態は、アークフラッシュ事象を検出するように構成されたアークフラッシュセンサと、アークフラッシュセンサと通信するアークフラッシュ軽減デバイスとを含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイスは、経路入力と経路出力とを有する最小抵抗の経路を含んでもよい。アークフラッシュセンサは、経路出力の下流に配置される。アークフラッシュ軽減デバイスは、経路入力と経路出力との間にアクチュエータ及び電気機械スイッチを含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイスは、固体回路遮断器を含み、スイッチの開回路状態に応答して経路入力と経路出力との間に電流を伝導するように構成されたバイパス電力スイッチデバイスを含んでもよい。システムコントローラは、アークフラッシュセンサによるアークフラッシュ事象の検出に応答して、アクチュエータを作動させて電気機械スイッチの開回路状態を生成するトリガ信号を生成するように設けられ、これにより、バイパス電力スイッチデバイスに、故障事象に関連する故障電流を遮断させる。

【0006】

様々な実施形態において、アークフラッシュセンサは、アークフラッシュ事象を検出するために経路出力の下流に配置された少なくとも１つの光センサ及び少なくとも１つの電流センサを含む複数のセンサを含んでもよい。システムは、複数の分岐回路を更に含んでもよい。各分岐回路は、少なくとも１つの光センサ及び少なくとも１つの電流センサによって監視される。

【0007】

様々な実施形態において、アークフラッシュ軽減デバイスは、高電流故障事象を検出するために経路出力の上流に結合された電流センサを更に含むことができる。システムコントローラはまた、アークフラッシュ軽減デバイスの電流センサによる高電流故障事象の検出に応答して、バイパス電力スイッチデバイスに高電流故障事象に関連する故障電流を遮断させるために、アクチュエータを作動させて電気機械スイッチの開回路状態を生成するための対応するトリガ信号を生成するように構成される。

【0008】

いくつかの実施形態では、システムコントローラは、通常動作モード、アークフラッシュ低減モード、又はその両方のためにバイパス電力スイッチデバイスを制御するように構成される。通常動作モードでは、電気機械スイッチは、システムコントローラによって閉回路状態に設定される。アークフラッシュ低減動作モードでは、電気機械スイッチは開回路状態に設定され、バイパス電力スイッチデバイスは「ＯＮ」状態にある。

【0009】

様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスは、エミッタを含む第１のトランジスタと、第１のトランジスタのエミッタに接続されたエミッタを含む第２のトランジスタと、第１のトランジスタのコレクタに接続された第１の側、及び第２のトランジスタのコレクタに接続された第２の側を有する第１の電圧依存抵抗と、を含んでいてもよい。第１のトランジスタのコレクタは、経路入力に接続されてもよい。第１のトランジスタ及び第２のトランジスタは、トランジスタ対を形成する。

【0010】

様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスは、エミッタを含む第３のトランジスタと、第３のトランジスタのエミッタに接続されたエミッタを含む第４のトランジスタと、第３のトランジスタのコレクタに接続された第１の側、及び第４のトランジスタのコレクタに接続された第２の側を有する第２の電圧依存抵抗と、を更に含んでもよい。第３のトランジスタのコレクタは第２のトランジスタのコレクタに接続され、第４のトランジスタのコレクタはスイッチの出力端子と経路出力との間の最小抵抗の経路に接続される。第３のトランジスタ及び第４のトランジスタは、第２のトランジスタ対を構成する。

【0011】

様々な実施形態において、システムは、スイッチ、最小抵抗の経路、双方向バイパス電力スイッチデバイス、及びシステムコントローラを収容するための筐体を含んでもよい。筐体は、モールドケース回路ブレーカ又は気中回路ブレーカのフォームファクターを有していてもよい。

【0012】

様々な実施形態において、アークフラッシュ軽減デバイスは、電気機械スイッチを含む電気機械スイッチデバイスを更に含むことができる。電気機械スイッチデバイスは、真空遮断器を含む。アクチュエータは、真空遮断器に接続されたトンプソンコイル又は圧電アクチュエータを含む。

【0013】

様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスは、冷却デバイスを含んでもよい。

【0014】

様々な実施形態において、システムは、アークフラッシュ軽減デバイスの下流に複数の分岐回路を更に含む。分岐回路の各々は、関連する回路ブレーカを含む。回路ブレーカの各々は、定格故障電流の検出時に開くように構成される。回路ブレーカの各々は、定格故障電流の検出に応答して開いた後、再閉路信号をシステムコントローラに送信するように構成される。システムコントローラは、回路ブレーカから再閉路信号を受信すると、ａ）再閉路信号を送信した回路ブレーカの下流でアークフラッシュ事象が発生したかどうかを判定し、ｂ）再閉路信号を送信した回路ブレーカの下流でアークフラッシュ事象が発生したことを確認すると、電気機械スイッチを再閉路させるアクチュエータをトリガするように更に構成される。

【0015】

本方法のいくつかの実施形態は、アークフラッシュ軽減デバイスによって、アークフラッシュ軽減デバイスの下流又は上流の少なくとも１つの電気回路を保護することを含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイスは、アクチュエータと、経路入力と経路出力との間の最小抵抗の経路内の電気機械スイッチと、最小抵抗の経路に結合された固体回路遮断器を含むバイパス電力スイッチデバイスとを含む。本方法は、アークフラッシュセンサによって、経路出力の下流のアークフラッシュ事象を検出することを含む。アークフラッシュセンサは、アークフラッシュ軽減デバイスと通信する。本方法は、アークフラッシュセンサによるアークフラッシュ事象の検出に応答して、最小抵抗の経路内の電気機械スイッチを開くように、アークフラッシュ軽減デバイスによって、アクチュエータをトリガすることと、アークフラッシュ軽減デバイスのバイパス電力スイッチデバイスによって、検出されたアークフラッシュ事象を表す故障電流を遮断することとを含む。

【0016】

様々な実施形態において、システムは、複数の分岐回路を含んでもよく、分岐回路の各々は、関連付けられた回路ブレーカと、複数の分岐回路の上流に位置するアークフラッシュ軽減デバイスとを含む。アークフラッシュ軽減デバイスは、経路入力及び経路出力を有する最小抵抗の経路と、経路入力と経路出力との間の電気機械スイッチとを含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイスは、固体回路遮断器を含み、電気機械スイッチの開回路状態に応答して経路入力と経路出力との間に電流を伝導するように構成されたバイパス電力スイッチデバイスと、経路出力における電流の量を測定して、システム内のある位置に流れる故障電流に関連する高電流故障事象を検出するように構成された電流センサとを含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイスは、電流センサによる高電流故障事象の検出に応答して、固体回路遮断器に高電流故障事象に関連する故障電流を遮断させるトリガ信号を生成するように構成されたシステムコントローラを含むことができ、高電流故障事象は、分岐回路の回路ブレーカのうちの１つ以上の定格電流の少なくとも倍数であるレベルのものである。

【0017】

様々な実施形態において、システムは、システムコントローラと通信するアークフラッシュ感知システムを含んでもよい。アークフラッシュ感知システムは、アークフラッシュ事象を検出するために経路出力の下流に配置された少なくとも１つの光センサ及び少なくとも１つの電流センサを含む複数のアークフラッシュセンサを含むことができ、複数の分岐回路の各々は、少なくとも１つの光センサ及び少なくとも１つの電流センサによって監視される。

【0018】

様々な実施形態において、システムコントローラはまた、アークフラッシュ感知システムの任意の１つのアークフラッシュセンサによるアークフラッシュ事象の検出に応答して、対応するトリガ信号を生成してアクチュエータを作動させ、電気機械スイッチの開回路状態を生成して、バイパス電力スイッチデバイスにアークフラッシュ事象に関連付けられた故障電流を遮断させるように構成される。

【0019】

様々な実施形態において、回路ブレーカの各々は、その定格故障電流の検出時に開くように構成される。回路ブレーカの各々は、定格故障電流の検出に応答して開いた後、再閉路信号をシステムコントローラに送信するように構成される。システムコントローラは更に、回路ブレーカから再閉路信号を受信すると、ａ）システム内の位置が再閉路信号を送信した回路ブレーカの下流であったかどうかを判定し、ｂ）システム内の位置が再閉路信号を送信した回路ブレーカの下流であったことを確認すると、アクチュエータをトリガして電気機械スイッチを再閉路させるように構成される。

【0020】

様々な実施形態において、システムは、アークフラッシュ軽減デバイスに接続され、その上流にあり、電気機械スイッチが閉回路状態又は開回路状態のいずれかにあるときに複数の分岐回路に電流を供給するように構成された主回路ブレーカを含んでもよい。

【0021】

様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイスは、アークフラッシュ事象又は高電流故障事象を遮断するために、１００マイクロ秒～０．５ミリ秒の応答時間を有する。

【0022】

様々な実施形態において、システムは、アークフラッシュ軽減デバイスの上流に電気回路を含むことができ、電気回路は、複数の分岐回路のうちの少なくとも１つの分岐回路において保守手順を行うように構成される。アークフラッシュ軽減デバイスは、電気機械スイッチの開回路状態を引き起こす選択的維持モードを含む。

【0023】

様々な実施形態において、アークフラッシュ軽減デバイスは、維持モードを選択するためのユーザインターフェースを提供する外部制御パネルを更に備える。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】ハイブリッドアークフラッシュ軽減システムを使用するシステムのブロック図を示す。

【図2A】いくつかの実施形態による、第１の動作モードにあるアークフラッシュ軽減デバイスを有するハイブリッドアークフラッシュ軽減システムの概略図を示す。

【図2B】いくつかの実施形態による、第２の動作モードにあるアークフラッシュ軽減デバイスを有するハイブリッドアークフラッシュ軽減システムの概略図を示す。

【図3】ハイブリッドアークフラッシュ軽減システムのコンポーネントとインターフェースされた図２Ａ～図２Ｂのアークフラッシュ軽減デバイスのコントローラのブロック図を示す。

【図4A】モールドケース回路ブレーカ（molded case circuit breaker、ＭＣＣＢ）フォームファクターを有する筐体を有する、アークフラッシュ軽減デバイスの正面斜視図を図示する。

【図4B】筐体の一部が除去された図４Ａのアークフラッシュ軽減デバイスの端面斜視図及び側面斜視図を示す。

【図4C】筐体の一部が除去された図４Ａのアークフラッシュ軽減デバイスの側面図を示す。

【図5】電気的開閉装置の構成例を示す。

【図6A】気中回路ブレーカ（air circuit breaker、ＡＣＢ）フォームファクターを有する筐体を有する、アークフラッシュ軽減デバイスの正面斜視図を示す。

【図6B】筐体の一部が除去された図６Ａのアークフラッシュ軽減デバイスの正面斜視図を示す。

【図7】気中回路ブレーカカセットフォームファクターを有する筐体を有する、アークフラッシュ軽減デバイスの正面斜視図を示す。

【図8】コンピューティングデバイス、コントローラ、及びセンサの内部処理システムなど、システムの電子構成要素のいずれかに含まれ得る内部ハードウェアの一例を示す。

【図9】電気開閉装置における複数の分岐回路に使用されるハイブリッドアークフラッシュ軽減システムを有するシステムの概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

次に、本発明の主題の特定の例示的な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。しかしながら、本発明の主題は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本発明の主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。図面において、同様の番号は同様の項目を指す。

【0026】

ある物が別の物に「接続されている」又は「結合されている」と言及されるとき、それは他の物に直接接続又は結合され得るか、又は介在する物が存在し得ることが理解されるであろう。例えば、デバイス間に導電経路が存在する場合、その経路が１つ以上の中間構成要素を含む場合であっても、デバイスは「電気的に接続」されている。

【0027】

本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された物のうちの１つ以上の任意の及びすべての組合せを含む。

【0028】

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明の主題を限定することを意図していない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、明示的に別段の定めがない限り、複数形も含むことが意図される。用語「含む（includes）」、「備える（comprises）」、「含んでいる（including）」、及び／又は「備えている（comprising）」は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、物、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、物、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しないことが更に理解されよう。

【0029】

特に記載がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明の主題が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。更に、一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、本明細書及び関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的にそのように定義されていない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味に解釈されないことが理解されよう。

【0030】

図１は、ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０を使用するシステム１０のブロック図を示す。ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０は、アークフラッシュ軽減デバイス（arc flash mitigation device、ＡＦＭＤ）１００を含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイス１００は、制御パネル１２０を有する筐体１１０を含んでもよい。制御パネル１２０は、ディスプレイパネル１２５及びインジケータ１３０を含んでもよい。インジケータ１３０は、発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）、別のタイプのライト、又は何らかの他のタイプのインジケータデバイスを含む光インジケータを含んでもよい。非限定的な例として、アークフラッシュ軽減デバイス１００を作動させることにより、光インジケータ１３０を点灯させることができる。光インジケータ１３０は、保守手順を開始する前に、アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動状態有効又は「ＯＮ」であることを作業員２０が判定できるようにすることができる。

【0031】

ディスプレイパネル１２５は、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）又はＬＥＤディスプレイを含んでもよい。ディスプレイパネル１２５は、ユーザ入力を受信するためのタッチセンサ式ユーザインターフェースを含んでもよい。制御パネル１２０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００をそれぞれ作動状態有効化、作動状態無効化及び／又はリセットするためなどの制御ボタン１３２及び１３４を含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイス１００の１つ以上の構成要素は、固体設計を含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイス１００の詳細は、図２Ａ～図２Ｂ及び図３に関連付けてより詳細に説明する。

【0032】

筐体１１０は、図１において破線のボックスとして示されるアークフラッシュ軽減デバイス１００の保護電子回路１０５を収容する。保護電子回路１０５は、最小抵抗の経路１０７を含んでもよい。図１において、最小抵抗の経路１０７は、電気機械スイッチＳＷ１を含んでおり、これについては、図２Ａ～図２Ｂに関連付けてより詳細に説明する。図１において、スイッチＳＷ１は、アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動又は作動状態有効であるときの、最小抵抗の経路１０７に沿って保護電子回路１０５内に開回路を形成する「開」である。

【0033】

システム１０は、時々作業員２０による保守を必要とする電気回路３５を含んでもよい。電気回路３５は、電力機械のサブコンポーネント又は配電設備の要素であってもよい。例えば、機械又は設備は、開閉装置、配電盤又は分電盤を含んでもよい。電気回路３５は、電力回路を含んでもよい。作業員２０は、電気テスター又は他のデバイスなどの電気回路２５を電気回路３５に電気的に接続して、試験又は他の保守作業を行うことが必要となる場合もある。電気回路２５は、試験信号を表す電流を生成することができる。電気回路２５は、電気回路３５からの応答又は戻り信号を予期してもよい。以下でより詳細に説明するように、アークフラッシュ軽減デバイス１００は、作動状態有効であるとき、故障事象の故障電流を遮断することによって作業員２０を保護するように構成される。

【0034】

ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０は、閃光１５又はアークフラッシュを表す電流などのアークフラッシュ軽減デバイス１００の下流のアークフラッシュ事象を感知するように構成されたアークフラッシュセンサシステム（arc flash sensor system、ＡＦＳＳ）１５０を含んでもよい。アークフラッシュからの閃光１５の検出に応答して、アークフラッシュセンサシステム１５０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００に故障信号を提供する。アークフラッシュセンサシステム１５０は、アークフラッシュセンサを含んでもよい。閃光の検出及び故障信号の生成は、標準的な電流感知分岐ブレーカが動作し得るよりも迅速に起こり、システムの主ブレーカが動作し得るよりも更に迅速に起こる。アークフラッシュ軽減デバイス１００もまた、図２Ａ～図２Ｂ及び図３に関連付けてより詳細に説明するように、電流センサを含み、システム内の非常に高いレベルの故障電流の検出に応答してアークフラッシュ軽減デバイス１００に（第２の）故障信号を提供することができる。

【0035】

筐体１１０は、図４Ａ～４Ｃに関連して後述するように、回路ブレーカのフォームファクターと実質的に同様のフォームファクターを含んでもよい。筐体１１０は、成形ケースを有してもよい。そのような筐体内のアークフラッシュ軽減デバイス１００のためのパッケージングは、標準フォームファクターブレーカの設置に適した場所で電気分電盤又は他の機器においてアーク故障軽減を提供する際に、特に有利な用途を見出すことができる。しかしながら、実施形態はそのようなフォームファクターに限定されないことが理解されるべきである。

【0036】

図２Ａは、いくつかの実施形態による、第１の動作モードにおけるアークフラッシュ軽減デバイス１００を有するハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０の概略図を示す。第１のモードは、電気機械スイッチＳＷ１が「閉」又は閉回路状態にある保護電子回路１０５の動作の作動状態無効モード又は通常モードに対応する。スイッチＳＷ１は、最小抵抗の経路１０７に沿ってより低いオン抵抗を有するように構成される。図２Ｂは、いくつかの実施形態による、第２の動作モードにおけるアークフラッシュ軽減デバイス１００を有するハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０の概略図を示す。第２のモードは、電気機械スイッチＳＷ１が「開」又は開回路状態にある保護電子回路１０５の作動状態有効モードに対応しているので、最小抵抗の経路１０７に沿って開回路状態が形成され、電子双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を通って電気機械スイッチングデバイス２１０の真空遮断器３１０への代替双方向バイパス経路が形成される。電気機械スイッチングデバイス２１０は、図３に関連付けてより詳細に説明する。スイッチＳＷ１が「閉」であるときの最小抵抗の経路１０７は、双方向であってもよい。

【0037】

図２Ａ及び図２Ｂは、同じアークフラッシュ軽減デバイス１００構造を示すが、異なる動作モードである。

【0038】

双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、故障事象の故障電流を遮断するための固体回路遮断器を含んでもよい。特に、バイパス電力スイッチデバイス２０１は、システムコントローラ２５０に電気的に接続されている。アークフラッシュ軽減デバイス１００は、アークフラッシュセンサシステム１５０に電気的に接続されてもよい。具体的には、アークフラッシュセンサシステム１５０のアークフラッシュセンサは、閃光１５を検出することができるカメラ又は他の画像捕捉デバイスなど、１つ以上の光センサ９８１（図９）を備えた視覚システム２８０（図２Ａ及び２Ｂ）を含んでもよい。アークフラッシュセンサシステム１５０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００のコントローラ２５０とは別個のフラッシュセンサコントローラ２８４を含んでもよい。アークフラッシュセンサシステム１５０のアークフラッシュセンサは、Ｅａｔｏｎ（登録商標）コーポレーションによるＡｒｃｆｌａｓｈ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ（商標）（ＡＲＭＳ）の電流センサ９８２（図９）を含むことができ、又は別の適切な電流センサシステムを含んでもよい。動作中、アークフラッシュセンサシステム１５０の光センサ９８１は、閃光１５の照明を視覚的に検出するように構成される。閃光１５の検出に応答して、アークアークフラッシュセンサシステム１５０は、通信線１５５上の故障信号をアークフラッシュ軽減デバイス１００に通信することができる。通信線１５５上の故障信号は、アークフラッシュ事象の検出を示すことができる。フラッシュセンサコントローラ２８４は、光センサ９８１（図９）が閃光１５を感知したときにアークフラッシュ軽減デバイス１００に後続信号を送信するためのアーク検出リレー２８６を含んでもよい。任意選択的に、フラッシュセンサコントローラ２８４は、画像処理、特徴抽出、又は他の機械学習アルゴリズムを使用して、アークフラッシュ事象を表す照明レベルを画像から検出することができる。他の実施形態では、光センサは、照明レベルを検出又は感知してもよい。アークフラッシュセンサシステム１５０は、図９に関連付けてより詳細に説明する。

【0039】

アークフラッシュセンサシステム１５０から通信線１５５上で故障信号を受信すると、コントローラ２５０は、アークフラッシュ事象に応答して超高速アクチュエータ２４０にトリガ導体２５５上でトリガ信号を送信してスイッチＳＷ１を開くことができる。超高速アクチュエータ２４０は、システムの分岐ブレーカ及び／又は主ブレーカよりも速く動作することができるという点で超高速である。例えば、スイッチＳＷ１は、図３に関連付けてより詳細に説明するように、超高速アクチュエータ２４０によって駆動される数百マイクロ秒（μｓ）以内に少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の距離まで強制的に分離される（開く）電気機械スイッチングデバイス２１０の接点３１３及び３２３（図３）を含んでもよい。コントローラ２５０はまた、最小抵抗の経路１０７の直列の電流センサ２７０からの別個の（第１の）故障信号に、又は以下に説明されるようなアークフラッシュ感知システム１５０に接続される電流センサからの信号に応答し得る。コントローラ２５０は、センサ２７０によって検出された高電流故障事象に応答して、トリガ導体２５５上のトリガ信号をアクチュエータ２４０に送信してもよい。ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０は、アークフラッシュ事象又は高電流故障事象を検出するために光センサ及び電流センサの両方を含むことができるアークフラッシュセンサを含み、アークフラッシュ事象又は高電流故障事象の両方ともが「故障事象」と呼ばれる場合がある。電流センサ２７０は、最小抵抗の経路１０７に沿った、又はアークフラッシュ軽減システム５０の上流の電流を検出し、アークフラッシュ事象１５の高いリスクに対応する閾値を超える電流レベルによってトリガされ得る。ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０は、光センサ又は電流センサのいずれかからの信号を使用して、コントローラ２５０を介して故障事象を検出及び確認するのに約２ｍｓかかる場合があり、故障事象は、電気機械スイッチングデバイス２１０にトリガ信号を送信する。故障事象の故障電流を、約２．５ｍｓ以内にハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０によって遮断することができる。

【0040】

電流センサ２７０は、高電流故障（すなわち、電流が、少なくとも下流の分岐ブレーカ及び／又は上流の主ブレーカの定格電流の倍数である閾値を超える故障事象）を検出してもよい。高電流故障事象を検出すると、電流センサ２７０は、コントローラ２５０に、アクチュエータ２４０を作動させるためにトリガ導体２５５に沿って伝搬されるトリガ信号を送信させ得る信号を送信することができる。分岐ブレーカの定格電流の２倍、分岐ブレーカの定格電流の２．５倍、分岐ブレーカの定格電流の６倍、又は別のブレーカの定格電流の別の倍数の場合もある高電流故障事象は、アーク故障の高い程度のリスクを表す。加えて、ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０は、繰り返し使用することができる。

【0041】

バイパス電力スイッチデバイス２０１が故障事象を遮断した後、ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０は、個々の分岐と通信して、図９に関連付けてより詳細に説明するように、電流測定レベルを取得し、そのブレーカをトリップし（又はそのブレーカが開いていることを確認する信号をそのブレーカから受信し）、次いで電力電子デバイスを介して電力を回復することによって、電力システムのどの分岐に故障があるかを判定することができる。

【0042】

回路ブレーカと呼ばれることもある回路ブレーカは、電源から負荷に電流を流すために互いに接続する電気接点を含む。接点は、コマンドに応答して電流の供給を遮断するために、又は電流過負荷、短絡、及び高電圧状態又は低電圧状態などの電気故障状態から電気システムを保護するために、力によって分離してもよい。いくつかの実施形態では、電気機械スイッチングデバイス２１０は、接点を分離する力を生成するために超高速アクチュエータ２４０に結合されてもよい。超高速アクチュエータ２４０は、スイッチＳＷ１を開いて、約０．５ｍｓの応答時間内に少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の接点ギャップを達成するように構成される。電気機械スイッチングデバイス２１０については、図３に関連付けてより詳細に説明する。

【0043】

本明細書で使用される「ノード」という用語は、接続又は接続場所を指すことがある。基準点として、最小抵抗の経路１０７上のノードＮ０１が、例えば、外部電気回路２５からラインＬ０１上の電流を受け取るように構成された入力ノードであると仮定する。最小抵抗の経路１０７は、ノードＮ０１で始まり得る。したがって、ノードＮ０１は、入力又は経路入力と呼ばれることもある。ノードＮ０１における電流は、ラインＬ０２に沿って、スイッチＳＷ１に伝搬できる。電流がスイッチＳＷ１を通って伝搬すると、電流は、例えば、ラインＬ０４に沿ってノードＮ２０に伝搬する。スイッチＳＷ１は、出力端子Ｔ０１を含む。

【0044】

閉回路状態では、スイッチＳＷ１の代表的なスイッチングアームＡ１は、ラインＬ０２上を流れる電流がスイッチＳＷ１を通って最小抵抗の経路１０７の一部でもあるラインＬ０４に流れるように配向される。スイッチアームＡ１は、例示を目的としたものであり、スイッチＳＷ１の構成又は動作を何ら限定するものではない。最小抵抗の経路１０７は、ノードＮ２０からノードＮ３０における出力まで続く。ノードＮ２０は、スイッチＳＷ１の入力側のノードＮ０１から、最小抵抗の経路１０７上のノードＮ２０と直列のスイッチＳＷ１の第２の出力側へのバイパス経路を提供することができる。

【0045】

バイパス電力スイッチデバイス２０１は、最小抵抗の経路１０７の下に位置付けられた破線ボックス内に示される双方向バイパススイッチ回路であり、故障事象の故障電流を遮断するように構成される。スイッチＳＷ１が「開」であるときなど、電流は、ノードＮ０１から、矢印１０９Ａの方向に双方向バイパススイッチ回路（すなわち、電力スイッチデバイス２０１）へ、ラインＬ１２に沿ってノードＮ０３へ伝搬し得る。

【0046】

ラインＬ１２上の電流は、矢印１０９Ｂの方向に、第２の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（insulated gate bipolar transistor、ＩＧＢＴ）トランジスタ２０５に接続された第１のＩＧＢＴトランジスタ（ＩＧＢＴ）２０３に伝搬することができる。ＩＧＢＴ２０３及び２０５は、ＩＧＢＴ２０３及び２０５のエミッタが互いに結合されるような一対のＩＧＢＴであってもよい。電圧依存抵抗（voltage-dependent resistor、ＶＤＲ）又はバリスタ２１３の第１の側、ならびにＩＧＢＴ２０３及び２０５の第１の側は、ノードＮ０３に接続される。具体的には、ＩＧＢＴ２０３のコレクタは、バリスタ２１３の第１の側に接続される。ＩＧＢＴ２０３及び２０５の第２の側はノードＮ１３に接続され、ここでバリスタ２１３の第２の側もノードＮ１３に接続される。具体的には、ＩＧＢＴ２０５のコレクタがノードＮ１３に接続されている。ノードＮ１３はノードＮ１６に隣接している。

【0047】

第３のＩＧＢＴトランジスタ２０７は、第４のＩＧＢＴトランジスタ２０９に接続される。ＩＧＢＴ２０７及び２０９は、ＩＧＢＴ２０７及び２０９のエミッタが互いに結合されるような一対のＩＧＢＴであってもよい。電圧依存抵抗（ＶＤＲ）又はバリスタ２１５の第１の側、ならびにＩＧＢＴ２０７及び２０９の第１の側は、ノードＮ１６に接続される。具体的には、ＩＧＢＴ２０７のコレクタは、バリスタ２１５の第１の側に接続される。ＩＧＢＴ２０７及び２０９の第２の側はノードＮ１８に接続され、ここでバリスタ２１５の第２の側もノードＮ１８に接続される。具体的には、ＩＧＢＴ２０９のコレクタがノードＮ１８に接続されている。ラインＬ１６は、ノードＮ１８から最小抵抗の経路１０７上のノードＮ２０まで延在し、ノードＮ２０は、例として、スイッチＳＷ１の出力端子Ｔ０１と経路出力（すなわち、ノードＮ３０）との間にある。バイパス電力スイッチデバイス２０１において、電流は、電気機械スイッチングデバイス２１０が開状態にあるときなどに、矢印１０９Ｃの方向にノードＮ２０に流れることができる。この説明は、ＩＧＢＴが使用されることを示すが、いくつかの実施形態では、他のタイプのトランジスタが使用されてもよい。

【0048】

バイパス電力スイッチデバイス２０１は、図２Ａ～図２Ｂに示すように、２対のトランジスタを有することができる。バイパス電力スイッチデバイス２０１は、複数対のトランジスタを用いて構成してもよい。

【0049】

ＩＧＢＴは、金属酸化物シリコン電界効果トランジスタ（metal oxide silicone field effect transistors、ＭＯＳＦＥＴ）又は接合ゲート電界効果トランジスタ（junction gate field effect transistors、ＪＦＥＴ）又は他の半導体パワー電子スイッチングデバイスで置き換えられてもよい。

【0050】

電流センサ２７０は、「出力」又は「経路出力」と呼ばれることもあるノードＮ３０に近接してスイッチＳＷ１の下流にある。電流センサ２７０は、ラインＬ２５上の電流の量を感知するように構成される。電流センサ２７０は、コントローラ２５０と電子通信するか、又は電気的に接続されており、ラインＬ２５上の電流の測定値を表す感知電流信号をライン２７５上に送出することができる。他の変形例では、感知された電流信号は、（第１の）故障検出信号を生成してもよく、これは、感知された信号が、作業員２０の怪我を引き起こすであろう所定の閾値にあるとき、コントローラ２５０に通信される。

【0051】

図３は、装置の構成要素とインターフェースされた図２Ａ～図２Ｂのアークフラッシュ軽減デバイス１００のコントローラ２５０のブロック図を示す。コントローラ２５０は、ライン３０３上の第１の制御信号を受信するために、制御パネル１２０と電気通信するか又は接続されている。例えば、作業員２０は、制御パネル１２０によって生成された第１の制御信号に応答して、アークフラッシュ軽減デバイス１００を通常動作モードにしてもよい。通常動作モードは、「ＯＦＦ」であるアークフラッシュ低減維持モードに対応し、したがって、コントローラ２５０は、スイッチＳＷ１を閉回路状態に設定する。コントローラ２５０は、アークフラッシュ軽減デバイス１００をそれぞれ作動状態有効化及び作動状態無効化にするためなどの制御ボタン１３２及び１３４に応答することができる。アークフラッシュ軽減デバイス１００を作動状態有効化すると、スイッチＳＷ１が開回路状態に設定されるように、アークフラッシュ低減維持モードが「ＯＮ」になる。

【0052】

制御パネル１２０は、ライン３０３上に第１の制御信号を生成して、コントローラ２５０にデバイス１００の動作モードを制御させてもよい。ライン３０３は、コントローラ２５０の制御パネル入力又はポートに接続されてもよい。制御パネル入力又はコントローラ２５０のポートで受信された信号は、コントローラの動作（アームプロセス又はディスアームプロセス）を制御する。したがって、制御パネルは、デバイス１００を作動状態無効化するための作動状態無効化制御信号と、アークフラッシュ軽減デバイス１００を作動可能にするための作動状態有効化制御信号とを生成することができる。コントローラ２５０は、デバイス１００が作動状態無効化されているが、作動状態無効モードは一般にスイッチＳＷ１の状態を変化させるので、電力供給されてもよい。

【0053】

具体的には、通常動作モードの場合、コントローラ２５０は、スイッチＳＷ１を、出力端子Ｔ０１に接続されたスイッチアームＡ１として表される、図２Ａに示すような閉回路状態に遷移させることができる。矢印１０１は、スイッチＳＷ１が通常動作モードの閉回路状態に設定されたときの、アークフラッシュ軽減デバイス１００を通る通常電流を表す。したがって、最小抵抗の経路１０７は、開回路条件なしでノードＮ０１からノードＮ３０まで延びる。コントローラ２５０は、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの制御線３０９上で制御信号を制御バイパス電力スイッチデバイス２０１に送信して、「ＯＦＦ」に切り替えることができる。更に、コントローラ２５０は、バイパス電力スイッチデバイス２０１の能動冷却デバイス３４５が存在する場合、能動冷却デバイスを制御することができる。制御パネル１２０は、ライン３０３上に第２の制御信号を生成して、コントローラ２５０にデバイス１００の動作モードを制御させて、図２Ｂに最もよく見られるように、スイッチＳＷ１を「開」にさせて、デバイス１００が作動状態有効化してもよい。言い換えれば、スイッチＳＷ１は、端子Ｔ０１から離れる方向に持ち上げられているスイッチアームＡ１として表される開回路状態を有する。

【0054】

コントローラ２５０は、少なくとも１つのプロセッサ３５５を含んでもよい。コントローラ２５０のハードウェアの詳細は、図８に関連付けてより詳細に説明する。コントローラ２５０はまた、作動状態有効化プロセス３６０及び作動状態無効化プロセス３６５を実行するためのハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアを含んでもよい。作動状態無効化プロセス３６５は、図２Ａに示され上述されたように、通常動作モードに従って動作するようにアークフラッシュ軽減デバイス１００を構成する。例えば、作動状態無効化プロセス３６５は、コントローラ２５０に、ライン３０３上の制御信号に応答して、スイッチＳＷ１を「閉」に制御させることができる、又は閉回路状態に遷移させることができる。

【0055】

作動状態無効化プロセスは、アークフラッシュ低減維持モードを「ＯＦＦ」に切り替えることができる。加えて、スイッチＳＷ１は、「閉」位置にあるように設定されてもよく、バイパス電力スイッチデバイス２０１は、「ＯＦＦ」状態又は「ＯＮ」状態のいずれかでよい。様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイス２０１は、アークフラッシュ低減維持モードが「ＯＦＦ」であるとき、「ＯＮ」状態のままであってもよい。

【0056】

作動状態有効化プロセス３６０は、コントローラ２５０に、ライン３０３上の第２の制御信号に応答して、スイッチＳＷ１を「開」に制御させることができる、又は最小抵抗の経路１０７に対して開回路状態に遷移させることができる。スイッチＳＷ１は、最小抵抗の経路１０７に対して「開」であるとき、端子Ｔ０１から持ち上げられたスイッチアームＡ１として表される。スイッチＳＷ１は低いオン抵抗を有する。作動状態有効化プロセス３６０はまた、コントローラ２５０に超高速アクチュエータ２４０を設定又はリセットしてもよく、アークフラッシュ低減維持モードを「ＯＮ」にしてもよい。いくつかの実施形態では、作動状態有効化プロセス３６０は、真空遮断器３１０の一部であってもよいスイッチＳＷ１を係合してもよく、いくつかの実施形態では、接点３１３及び３２３を互いから分離させるか、又はスイッチＳＷ１を「開」にする。真空遮断器３１０は、セラミックボトル内などの真空チャンバ３１５を含むことができ、接点３１３及び３２３を分離することによってアークが描かれる。アクチュエータ２４０がリセットされると、リンク機構３３０及びアクチュエータ２４０は、接点３１３及び３２３を電気的に開の状態に維持するように構成される。デバイス１００はまた、アークフラッシュ事象が検出されてクリアされた後、コントローラ２５０の制御下で再使用することができる。

【0057】

コントローラ２５０はまた、トリガ発生器３７０と、第１の故障検出器３７２と、第２の故障検出器（比較器）３７５とを含んでもよく、これらはハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを含んでもよい。アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動状態有効である間、第１の故障検出器３７２は、ライン１５５上の故障信号がアークフラッシュセンサシステム１５０から受信されたと判定することができる。ライン１５５上の信号は、コントローラ２５０の入力又はポートに接続されてもよい。ライン１５５上の故障信号の検出は、コントローラ２５０に超高速アクチュエータ２４０をトリガさせて、スイッチＳＷ１の接点３１３及び３２３（図３）を互いから分離させ、それらの間に間隙を形成させてもよい。様々な実施形態において、例えば、スイッチＳＷ１が「閉」であり、バイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」状態にあるとき、コントローラ２５０は、アークフラッシュ低減維持モードが作動状態無効化されているが、第１の故障検出器３７２又は第２の故障検出器（比較器）３７５のうちの少なくとも一方によって検出された故障事象に応答して、アクチュエータ２４０をトリガしてスイッチＳＷ１を「開」にするように依然として動作可能である。したがって、スイッチＳＷ１が「開」になると、故障事象の電流はバイパス電力スイッチデバイス２０１に転流されるので、故障事象はバイパス電力スイッチデバイス２０１によって遮断することができる。

【0058】

第２の故障検出器（比較器）３７５は、２７０センサから受信した信号を比較してもよい。センサ２７０からの信号は、高電流故障事象を表す場合がある。ライン２７５上の（第１の故障）信号は、コントローラ２５０のセンサ入力又はポートに接続されてもよい。比較の結果に応じて、トリガ発生器３７０は、トリガ導体２５５に沿ってアクチュエータ２４０に伝搬されるトリガ信号を生成してもよい。具体的には、トリガ信号は、超高速アクチュエータ２４０に通信され得、アクチュエータを作動させ、真空遮断器３１０を「開」にすることにより電気接点３１３及び３２３をリンク機構３３０によって強制的に「開」にする。図３では、スイッチＳＷ１の接点３１３及び３２３は「開」として示されている。

【0059】

いくつかのシナリオでは、センサ２７０からコントローラ２５０によって受信される信号は、アークフラッシュ事象を表す故障信号であってもよい。センサ２７０は、アークフラッシュ事象を表す測定信号を送信してもよい。故障信号及び測定信号は、センサ２７０によって検出されたアークフラッシュ事象に起因する過電流又は過電圧状態を表すように構成してもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ２５０の第２の故障検出器（比較器）３７５は、測定信号を閾値と比較して、アークフラッシュ事象の発生を検出することができる。いずれのシナリオにおいても、第２の故障検出器（比較器）３７５は、制御信号をトリガ発生器３７０に提供してトリガ信号を生成させるように構成されてもよい。

【0060】

いくつかの実施形態では、超高速アクチュエータ２４０は、リンク機構３３０に接続されたトンプソンコイルアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータ２４０は、圧電アクチュエータ又は他の超高速アクチュエータを含んでもよい。動作中、超高速アクチュエータ２４０は、コントローラ２５０から制御（トリガ）信号を受信して、アクチュエータ２４０を作動させてもよい。アクチュエータ２４０は、作動されると、リンク機構３３０に加えられる高速作用力を生成し、次に、真空遮断器３１０内の接点３１３及び３２３（すなわち、スイッチＳＷ１）を分離させる。

【0061】

電気機械スイッチングデバイス２１０は、「開」のとき、故障事象の故障電流が、下流の電気回路３５の電流経路内のバイパス電力スイッチデバイス２０１に転流させることができる。電流の転流は、高周波電子発振回路（図示せず）を使用することによって、又は電流を流している間に接点３１３及び３２３が分離するときに接点３１３と３２３との間の接点ギャップにわたるアーク電圧によって行うことができる。故障事象又は故障電流は、数十マイクロ秒以内にバイパス電力スイッチデバイス２０１を通して電力電子回路電流経路に完全に転流される。接点３１３及び３２３は、過渡回復電圧（transient recovery voltage、ＴＲＶ）に耐えるために最小の接点ギャップに強制的に到達させられる。したがって、故障電流は、バイパス電力スイッチデバイス２０１によって遮断され、アークフラッシュ事象を停止又は排除する。これらすべて（例えば、バイパス電力スイッチデバイス２０１によって、スイッチＳＷ１を開くこと、及び故障事象の故障電流を遮断すること）は、約０．５ｍｓ以内に起こるように構成される。すなわち、応答時間は約０．５ｍｓ以下である。

【0062】

バイパス電力スイッチデバイス２０１は、受動冷却又は能動冷却を行うように構成された冷却デバイス３４５を有していてもよい。冷却デバイス３４５が能動冷却を実行する実施形態では、冷却のためにファンを使用してもよい。受動的冷却のために、冷却デバイス３４５はヒートシンクを含んでもよい。ファンが使用されるとき、アークフラッシュ軽減デバイス１００が作動状態有効化されるとき、又はバイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」に設定されるとき、能動冷却デバイスも同様に「ＯＮ」にされる。コントローラ２５０は、電気機械スイッチングデバイス２１０及びバイパス電力スイッチデバイス２０１に追加の制御信号を提供してもよい。

【0063】

ソフトウェアで実装される場合、コントローラ２５０の機能は、コンピュータ可読媒体上に１つ以上の命令又はコードとして記憶され、ハードウェアベースの処理ユニットによって実行されてもよい。コンピュータ可読媒体は、データ記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用でき、コンピュータがアクセスできる任意の他の媒体）などの有形媒体に対応する。

【0064】

命令は、例えば、１台以上のデジタル信号プロセッサ（digital signal processors、ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuits、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルロジックアレイ（field programmable logic arrays、ＦＰＧＡ）、又は他の同等の集積又は個別論理回路などのような、１台以上のプロセッサ３５５によって実行されてもよい。したがって、本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、前述の構造のいずれか、又は説明される技法の実装に適した任意の他の物理構造を指す場合がある。更に、本技法は、１つ以上の回路又は論理要素において完全に実装することができる。

【0065】

具体的には、最小抵抗の経路１０７は、第１の抵抗を有する。スイッチＳＷ１は低いオン抵抗を有する。スイッチＳＷ１は、出力端子Ｔ０１への経路を完成する閉位置を有する。最小抵抗の経路１０７は、入力（すなわち、ノードＮ０１）と出力（すなわち、ノードＮ３０）とを有し、スイッチＳＷ１が入力（すなわち、ノードＮ０１）と出力（すなわち、ノードＮ３０）との間にある。電気機械スイッチングデバイス２１０は、スイッチＳＷ１が開回路状態位置にあるときに開回路状態を有する。双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、入力に関連付けられた第１の位置（すなわち、ノードＮ０１）において、及びスイッチＳＷ１と出力との間の第２の位置（すなわち、ノードＮ３０）において、最小抵抗の経路１０７に電気的に接続される。

【0066】

双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」であり、スイッチＳＷ１が「開」であるとき、電力スイッチデバイス２０１は、ノードＮ０１又は入力で発生する電流をノードＮ３０又は出力に通すように構成される。双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１はまた、ノードＮ３０又は出力から発生する電流をノードＮ０１又は入力に通すように構成される。アークフラッシュ低減維持モードが「ＯＮ」であるときに故障事象が発生するシナリオでは、双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１は、故障事象の故障電流を遮断することによって保守要員を保護する。代替として、ラインＬ２５からノードＮ２０への任意の電流は、双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を通して伝搬されてもよい。

【0067】

双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１が「ＯＮ」であり、スイッチＳＷ１が「閉」であるとき、コントローラ２５０は、故障事象を表す信号の受信に応答して、アクチュエータ２４０へのトリガ信号を生成して、スイッチＳＷ１を開くことによってアークフラッシュ事象又は高電流故障事象を遮断するように構成され、その結果、故障事象の故障電流は、最小抵抗の経路の一部をバイパスし、ノードＮ２０における故障電流を双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１に流すことによって遮断される。ここでも、ラインＬ２５からノードＮ２０への任意の電流は、双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を通して伝搬され、故障事象を停止するように遮断され得る。

【0068】

例えば、スイッチＳＷ１が既に「開」であるアークフラッシュ低減維持モードがオンにされる場合、故障電流が定格電流の２Ｘ又は２．５Ｘに達すると、双方向電力電子スイッチ２０１は、１００μｓ以内に故障電流を遮断する。アークフラッシュエネルギーは、アークフラッシュ事象に関連付けられ、故障電流にアーク電圧を乗じたものとして説明することができる。

【0069】

固体設計は、例えば、図４Ａ～図４Ｃ、図６Ａ～図６Ｂ、及び図７に関連して説明するように、既存の開閉装置、配電盤、又は分電盤に組み込むように、モールドケース回路ブレーカ（ＭＣＣＢ）又は気中回路ブレーカ（ＡＣＢ）と同じフォームファクターにパッケージ化することができる。

【0070】

図４Ａは、ＭＣＣＢフォームファクターを有する筐体を伴う、アークフラッシュ軽減デバイス４００の正面斜視図を図示する。アークフラッシュ軽減デバイス４００は、筐体４１０のフォームファクターの詳細が説明されることを除いて、アークフラッシュ軽減デバイス１００と同じである。筐体４１０は、電流をライン側から負荷側電気設備、例えば、又は他の電気機械に伝導するためのケーブル又はバスバーを取り付けるための上部コネクタ４０５及び下部コネクタ４０７を含んでもよい。筐体４１０のフロントパネル又はカバー４０２は、ディスプレイパネル１２５、インジケータ１３０、ならびに作業員２０による容易なアクセスのための制御ボタン１３２及び１３４を有していてもよい（図１）。しかしながら、制御パネル１２０は、説明のない他の制御ボタンを含んでもよいことを理解されたい。図４Ｂは、筐体の一部が除去された図４Ａのアークフラッシュ軽減デバイス４００の端面斜視図及び側面斜視図を示す。図４Ｃは、筐体の一部が除去された図４Ａのアークフラッシュ軽減デバイス４００の側面図を示す。筐体４１０は、保護電子回路１０５の双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を筐体４１０のバックパネル４１２に隣接して配置することができる。バックパネル４１２は、開閉装置５００の内側のパネルに嵌合して取り付けられてもよい（図５）。電気機械スイッチングデバイス２１０は、真空遮断器３１０を含んでもよい。超高速アクチュエータ２４０は、リンク機構３３０を介して真空遮断器３１０に機械的に結合される。電気機械スイッチングデバイス２１０は、筐体４１０の上端に接続された一端を有してもよい。アークフラッシュ軽減デバイス４００は、異なる極に対して並列に配置された複数の電気機械スイッチングデバイス２１０を含んでもよい。各電気機械スイッチングデバイス２１０は、リンク機構３３０を介してそれ自体のアクチュエータ２４０に接続される。

【0071】

図５は、いくつかの実施形態による、アーク軽減デバイスが設置され得る例示的な電気開閉装置５００を示す。開閉装置５００は、標準型回路ブレーカを受け入れるように構成することができる。開閉装置５００は、筐体５１０に取り付けられたバスバックプレーンアセンブリ５２０を収容するための筐体５１０を含む。バスバックプレーンアセンブリ５２０は、回路ブレーカを受け入れるように構成することができ、回路ブレーカは、バスバックプレーンアセンブリ５２０のバスと、互換性のあるフォームファクターを有する筐体内に収容されたアークフラッシュ軽減デバイス１００とに電気的に接続することができ、制御パネル１２０を含む。開閉装置５００は、アークフラッシュセンサシステム１５０を収容することができる。

【0072】

筐体５１０は、バスバックプレーンアセンブリ５２０内に設置された回路ブレーカ５５０の前面を露出させるようなサイズの切欠きを含んでもよい。筐体５１０はまた、回路ブレーカ５３０、５４０及び５６０の前面を含む。回路ブレーカ５３０、５４０及び５６０は、回路ブレーカ５５０と同様であり、図９に関連付けてより詳細に説明する。図示されるように、いくつかの実施形態によれば、回路ブレーカ５５０と実質的に同じフォームファクターを有するアーク軽減装置１００が、回路ブレーカの代わりに配電盤５００に設置されてもよい。開閉装置５００は、他の電子装置を収容するための様々なサイズのカットアウトとともに示されている。

【0073】

図６Ａは、気中回路ブレーカ（ＡＣＢ）フォームファクターを有する筐体を備えたアークフラッシュ軽減デバイス６００の正面斜視図を示す。アークフラッシュ軽減デバイス６００は、筐体６１０のフォームファクターの詳細が説明されることを除いて、アークフラッシュ軽減デバイス１００と同じである。筐体６１０のフロントパネル又はカバー６０２は、作業員２０（図１）が容易にアクセスできるように、ディスプレイパネル１２５、インジケータ１３０、ならびに制御パネル１２０の制御ボタン１３２及び１３４を搭載していてもよい。筐体６１０は、フロントパネル又はカバー６０２に嵌合して取り付けられるように構成された後部筐体セクション６１２を含んでもよい。後部筐体セクション６１２は、例えば、下流の電気設備（図５）、又は他の電気機械などにそのライン側から負荷側に電流を流すためのバスバーコネクタに筐体６１０を取り付けるための後部上側コネクタ６０５及び後部下側コネクタ６０７を後部表面に搭載していてもよい。図６Ｂは、筐体の一部が除去された図６Ａのアークフラッシュ軽減デバイス６００の正面斜視図を示す。筐体６１０は、保護電子回路１０５の双方向バイパス電力スイッチデバイス２０１を筐体６１０のフロントパネル６０２に隣接して配置することができる。電気機械スイッチングデバイス２１０は、リンク機構３３０を介して下部搭載超高速アクチュエータ２４０に接続された真空遮断器３１０を含んでもよい。

【0074】

図７は、気中回路ブレーカカセットのフォームファクターを有する筐体を備えたアークフラッシュ軽減デバイス７００の正面斜視図を示す。アークフラッシュ軽減デバイス７００は、筐体７１０のフォームファクターの詳細が説明されることを除いて、アークフラッシュ軽減デバイス１００と同じである。筐体７１０のフロントパネル又はカバー７０２は、作業員２０（図１）による容易なアクセスのために、搭載されたディスプレイパネル１２５、インジケータ１３０、ならびに制御パネル１２０の制御ボタン１３２及び１３４を有していてもよい。筐体７１０は、フロントパネル又はカバー７０２に嵌合して取り付けられるように構成された後部筐体セクション７１２を含んでもよい。

【0075】

図９は、電気開閉装置５００内の複数の分岐回路のために使用されるハイブリッドアークフラッシュ軽減システム９５０（すなわち、ハイブリッドアークフラッシュ軽減システム５０）を有するシステム９００の概略図を示す。このシナリオでは、保守要員によって使用される電気回路２５は、主回路ブレーカ５６０によって置き換えられる。アークフラッシュ低減維持モードは、このシナリオにおけるアークフラッシュ低減モードである。

【0076】

主回路ブレーカ５６０は、ノードＮ０１及びアークフラッシュ軽減システム１００の上流に結合され（図２Ａ～図２Ｂ）、交流電流（alternating current、ＡＣ）を供給する。非限定的な例として、主回路ブレーカ５６０が動作可能であり、電気機械スイッチングデバイス２１０が通常動作モード（図２Ａ）で動作しているとき、電流は、線Ｌ２５に沿って矢印９０１の方向に、分岐回路Ｂ０１及びＢ０２に流れる。あるいは、主回路ブレーカ５６０が動作可能であり、電気機械スイッチングデバイス２１０が開回路状態で動作しているときには（図２Ｂ）、電流は、破線で示す矢印９０７Ａ、９０７Ｂ及び９０７Ｃの方向に、バイパス電力スイッチデバイス２０１を通ってラインＬ２５に流れる。しかしながら、分岐Ｂ０１及びＢ０２の一方又は両方が動作可能であってもよい。電気機械スイッチングデバイス２１０が開回路状態に切り替えられると、アークフラッシュ軽減システム１００は、アークフラッシュ軽減動作モードに遷移することができる。故障事象がクリアされると、アークフラッシュ軽減システム１００は、通常動作モードにリセットされ得る。

【0077】

動作中、電流センサ（current sensor、ＣＳ）２７０によって検出された高電流故障事象は、測定された電流量を表す（第１の）故障信号をライン２７５（図２Ａ又は図２Ｂ）上でコントローラ２５０に通信する。高電流故障は、アークフラッシュ事象の代理（又は高リスクの指標）であると考えることができる。電気機械スイッチングデバイス２１０が通常動作モードで動作している場合、コントローラ２５０は、バイパス電力電子スイッチデバイス２０１及びアクチュエータ２４０を（図２Ｂ）トリガして、バイパス電力スイッチデバイス２０１及び電気機械スイッチングデバイス２１０内に開回路状態を引き起こす。一般に、主回路ブレーカ５６０は、アークフラッシュ軽減システム１００よりも遅い応答時間を有する。アークフラッシュ軽減システム１００の応答時間が速ければ速いほど、本明細書で説明される故障事象の場合に、爆発の発生又は深刻な電気設備の損傷を防止するのに役立ち得る。

【0078】

説明のために、分岐Ｂ０１は、例えば、照明、空調装置などの第１の組の電気デバイスを制御するためなど、パネル９３５に順番に電気的に接続される分岐回路ブレーカ５３０を含む。更に、分岐Ｂ０２は、照明、空調装置などの電気デバイスの第２のセットを制御するためなど、順番にパネル９４５に電気的に接続される分岐回路ブレーカ５４０を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ２５０は、また、分岐ブレーカ５３０及び５４０の一方又は両方を、電流センサ２７０によって通信媒体９５１及び９５２上の制御信号を介して感知された高電流故障事象の場合にトリップさせて、高電流故障事象を中断させてもよい。前述のように、高電流故障事象）は、下流のブレーカもしくは主ブレーカ、又はシステムの別の構成要素の定格電流の少なくとも指定された倍数（２倍、２．５倍、又は６倍など）の検出又は感知された電流に対応する。バイパス電力スイッチデバイス（bypass power switch device、ＢＰＳＤ）２０１の応答時間は、故障事象を遮断するために１００μｓから０．５ミリ秒の間であってもよく、該当する下流の分岐ブレーカ又は上流の主ブレーカよりも速くてもよい。故障（９１５）が分岐ブレーカ（例えば、５３０）のうちの１つの下流で発生した場合、故障９１５の上流にある分岐ブレーカ５３０が開いた後、分岐ブレーカは、通信媒体９５１を介してコントローラ２５０にリセット信号を通信してもよい。これは、電気機械スイッチングデバイス２１０を再閉路し、電流が回路の他の分岐（分岐ブレーカ５４０と関連付けられる物等）に流れることを可能にするであろう。

【0079】

動作中、コントローラ２５０は、アークフラッシュセンサシステム１５０にも応答する。アークフラッシュセンサシステム１５０のアーク検出リレー２８６には、分散光センサ又は光センサ９８１などの分散センサ、及び／又は分岐に沿った電流センサ（ＣＳ）９８２のうちの少なくとも１つが接続されていてもよい。アークフラッシュ事象に関連する電流は、高電流故障事象よりも高い可能性がある。アーク検出リレー２８６は、どの分岐又は分岐セグメントにおいてなど、アークフラッシュ事象の位置を判定することができる場合がある。各分岐又は分岐セグメントは、異なるセンサ９８１及び９８２を有してもよく、それにより、システムは、アークフラッシュ事象がどこで発生したかを判定することができる。

【0080】

複数の分散光センサ又は光センサ９８１は、複数の回路分岐に沿った経路出力の下流のアークフラッシュ事象を表す閃光の照明を感知し、アーク検出リレー２８６によって受信されるアーク感知信号を生成する。フラッシュセンサコントローラ２８４は、受信したアーク感知信号を処理し、処理されたアーク感知信号に基づいてアークフラッシュ事象が発生したかどうかを判定し、アークフラッシュ事象（すなわち、故障事象）が発生したという判定に応答して、システムコントローラ２５０への故障信号を生成するように構成される。

【0081】

例えば、アークフラッシュセンサシステム１５０は、アークフラッシュ事象９１５に関連するような、アークフラッシュ軽減デバイス１００の下流の故障事象の検出に応答して、故障信号をコントローラ２５０（図３）に提供する。アークフラッシュ事象９１５は、分岐回路ブレーカ５３０とパネル９３５との間で発生するように示されている。故障事象は、限定ではないが、ライン２５、分岐Ｂ０１及びＢ０１上、ならびに回路ブレーカ５４０とパネル９４５との間等の他の場所で発生し得ることを理解されたい。

【0082】

アークフラッシュ軽減システム９５０は、分散型光センサ９８１のうちの少なくとも１つによる故障事象の感知に基づいて、その電気機械スイッチングデバイス２１０をトリップさせる場合がある。分岐回路ブレーカ５３０及び５４０はまた、故障事象が検出されたことに応答して、アークフラッシュ軽減デバイス１００とは独立してトリップするように構成してもよい。適用可能な分岐回路ブレーカ５３０が故障事象９１５の検出に応答してトリップした後、分岐回路ブレーカ５３０は、通信媒体９５１上でアークフラッシュ軽減デバイス１００に信号を送ってもよい。通信媒体は、有線であっても無線であってもよい。通信信号は、電気機械スイッチングデバイス２１０のリセット及び再閉路を調整するために使用されてもよく、これにより、電流が他の分岐路（回路ブレーカ５４０など）に流れることができるようになる。

【0083】

いくつかのシナリオでは、分岐回路ブレーカ５３０（又は５４０）はまた、感知された故障事象によってトリップされた場合に、制御パネル１２０上に表示するために、通信媒体９５１又は９５２を介してアークフラッシュ軽減システム９５０に通知を送信する（図３）。図では、故障事象９１５が分岐回路ブレーカ５３０とパネル９３５との間で発生したので、分岐回路ブレーカ５４０は給電されたままであり、主回路ブレーカ５６０から電流を受け取って、パネル９４５によって給電される電気回路に給電することができる。

【0084】

様々な実施形態において、システム９００は、アークフラッシュ軽減デバイス１００の下流に複数の分岐回路を含んでもよく、分岐回路の各々は、関連付けられた回路ブレーカを含み、回路ブレーカの各々は、定格故障電流の検出時に開くように構成され、回路ブレーカの各々は、定格故障電流の検出に応答して開いた後、再閉路信号をシステムコントローラに送信するように構成される。システムコントローラ２５０は、回路ブレーカから再閉路信号を受信すると、ａ）再閉路信号を送信した回路ブレーカの下流でアークフラッシュ事象が発生したかどうかを判定し、ｂ）再閉路信号を送信した回路ブレーカの下流でアークフラッシュ事象が発生したことを確認すると、電気機械スイッチを再閉路させるアクチュエータをトリガするように更に構成される。

【0085】

様々な実施形態において、システムコントローラ２５０は、更に、回路ブレーカから再閉路信号を受信すると、ａ）システム内の場所が再閉路信号を送信した回路ブレーカの下流であったかどうかを判定するように構成される。

【0086】

様々な実施形態において、バイパス電力スイッチデバイス２０１は、アークフラッシュ事象又は高電流故障事象を遮断するために、１００マイクロ秒～０．５ミリ秒の第１の応答時間を有する。システムは、アークフラッシュ軽減デバイスの上流に主回路ブレーカ５６０などの電気回路を含んでもよい。電気回路は、任意のアークフラッシュ事象又は高電流故障事象に対するバイパス電力スイッチデバイス２０１の第１の応答時間よりも遅い第２の応答時間を有し、アークフラッシュ軽減システム９５０のアークフラッシュ軽減デバイス１００によってシステム内で保護することができる。

【0087】

図８は、コントローラ、センサ、及びコンピューティングデバイスなど、システムの電子構成要素のいずれかに含まれ得る内部ハードウェアの一例を示す。電気バス８００は、ハードウェアの他の図示された構成要素を相互接続する情報ハイウェイとして機能する。プロセッサ８０５は、プログラミング命令を実行するために必要な計算及び論理演算を実行するように構成された、システムの中央処理デバイスである。本文書及び特許請求の範囲で使用される場合、「プロセッサ」及び「処理デバイス」という用語は、中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）、リモートサーバ、又はこれらの組合せなど、単一のプロセッサ、又は動作のセットを集合的に実行するプロセッサのセット内の任意の数のプロセッサを指すことがある。読み出し専用メモリ（Read only memory、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ハードドライブ、及び電子データを記憶することができる他のデバイスは、メモリデバイス８２５の例を構成する。メモリデバイス８２５は、データ及び／又は命令が格納される単一のデバイス又はデバイスの集合を含んでもよい。本発明の様々な実施形態は、１つ以上のプロセッサ、印刷デバイス、及び／又はスキャンデバイスに、前の図の文脈で説明した機能を実行させるように構成されたプログラミング命令を含むコンピュータ可読媒体を含んでもよい。

【0088】

任意のディスプレイインターフェース８３０は、バス８００からの情報が、視覚、グラフィック、又は英数字形式で、ディスプレイデバイス８３５（すなわち、制御パネル）上に表示できるようにすることができる。オーディオインターフェース及びオーディオ出力（スピーカなど）も提供できる。外部デバイスとの通信は、ワイヤレスアンテナ、無線周波数識別（radio frequency identification、ＲＦＩＤ）タグ、及び／又は短距離もしくは近距離通信トランシーバなどの様々な通信デバイス８４０を使用して行うことができ、これらの各々は、任意選択で、１つ以上の通信システムを介してデバイスの他の構成要素と通信可能に接続することができる。通信デバイス（複数可）８４０は、インターネット、ローカルエリアネットワーク、又は携帯電話データネットワーク等の通信ネットワークに通信可能に接続されるように構成されてもよい。

【0089】

ハードウェアは、キーボード又はキーパッド、ジョイスティック、タッチスクリーン、タッチパッド、リモートコントロール、制御ボタン、ポインティングデバイス及び／又はマイクロフォンなどの入力デバイス８５０からのデータの受信を可能にするユーザインターフェースセンサ８４５も含んでもよい。上記の特徴及び機能、ならびに代替物は、多くの他の異なるシステム又は用途に組み合わされてもよい。様々な構成要素が、ハードウェア又はソフトウェア又は埋め込みソフトウェアで実装できる。様々な現在予期されない又は予期されない代替物、修正、変形、又は改善は、当業者によって行われてもよく、これらの各々はまた、開示される実施形態によって包含されることを意図している。

【0090】

上記の開示に関連する用語は、以下のものを含む。

【0091】

「メモリ」及び「コンピュータ可読媒体」という用語はそれぞれ、コンピュータ可読データ、プログラミング命令、又はその両方が記憶される非一時的デバイスを指す。特に明記しない限り、「メモリ」及び「コンピュータ可読媒体（単数又は複数）」という用語は、単一デバイスの実施形態、複数のメモリデバイスがデータ又は命令のセットを一緒に又は集合的に記憶する実施形態、ならびにそのようなデバイス内の個々のセクタを含むことが意図される。

【0092】

「プロセッサ」及び「処理デバイス」という用語は、プログラミング命令を実行するように構成された電子デバイスのハードウェア構成要素を指す。特に明記しない限り、単数形の用語「プロセッサ」又は「処理デバイス」は、単一処理デバイスの実施形態と、複数の処理デバイスが一緒に又は集合的にプロセスを実行する実施形態の両方を含むことが意図される。

【0093】

本文書では、「通信線」という用語は、第１のデバイスが１つ以上の他のデバイスに通信信号を送信し、かつ／又は１つ以上の他のデバイスから通信信号を受信する有線又は無線の経路を意味する。デバイスが通信リンクを介してデータを送信及び／又は受信することができる場合、デバイスは「通信可能に接続されている」。「電子通信」は、有線ネットワークを通じてであれ無線ネットワークを通じてであれ、１つ以上の中間デバイスを介して直接的であれ間接的であれ、２つ以上の電子デバイス間の１つ以上の信号を介したデータの伝送を指す。

【0094】

この文書では、そのような「第１の」及び「第２の」という用語が名詞を修正するために使用される場合、そのような使用は、単に１つの項目を別の項目と区別することを意図するものであり、具体的に記載されない限り、連続的な順序を必要とするものではない。

【0095】

加えて、「垂直」及び「水平」、又は「前」及び「後」などの相対位置の用語は、使用される場合、互いに相対的であることが意図され、絶対的である必要はなく、デバイスの配向に応じて、それらの用語に関連付けられたデバイスの１つの可能な位置のみを指す。更に、「前方」及び「後方」という用語は、前方に面する領域又は後方に面する領域に必ずしも限定されず、それぞれ、後方よりも前方に近い側部領域、又はその逆も含む。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】