[发明专利]电弧故障检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，更具体地说，涉及一种电弧故障检测装置。

背景技术

城市的发展，建筑物的火灾事故，尤其是电气火灾事故，对人们的生命和财产造成越来越大的威胁。每年火灾事故中，电气火灾高居首位，且所占比例呈上升趋势，造成的损失十分惨重。

现有的传统的过电流保护电器和剩余电流保护电器对电气线路中由于短路、过负荷、接地故障电流等引起的电气火灾起了很好的防护作用，在一定程度上减轻了电气火灾的影响，但是对电弧故障引起的电气火灾不能防护。

发明内容

本发明旨在提出一种具备电弧故障检测功能的装置。

根据本发明的一实施例，提出一种电弧故障检测装置，连接到交流电路中，所述交流电路的输入端和输出端之间串接有开关电路，该电弧故障检测装置包括电源电路、信号采样电路、信号处理电路和脱扣电路；电源电路的输入端连接到所述交流电路的输出端，电源电路对从交流电路的输出端获取的交流电进行限流、整流和滤波，电源电路的输出端向信号采样电路和信号处理电路供电；信号采样电路包括串接在交流电路中的互感器，通过互感器获取交流电路中的电流信号，将电流信号转换为电压信号，经滤波和放大后再进行A/D转换获得数字信号；信号处理电路，包括微处理控制单元和辅助电路，由信号采样电路获取的数字信号输入微处理控制单元，微处理控制单元依据数字信号判断是否为电弧故障，在判断为电弧故障时产生脱扣控制信号并发送给脱扣电路；脱扣电路包括信号接收电路、可控硅和磁通，信号接收电路在接收到脱扣控制信号时控制可控硅和磁通使得开关电路断开，切断交流电路的输入端和输出端。

在一个实施例中，电源电路包括输入级电路、功率处理级电路和输出级电路；输入级电路包括用于抑制浪涌的压敏电阻、用于限流的限流电阻、由整流二极管构成的半波整流电路、以及由电容和电感构成的π型滤波电路；功率处理级电路包括电源开关芯片、分压电阻、旁路电容、由二极管和电容组成的自调节稳压电路、储能电容、降压限流电阻、三端稳压基准源及其调整电阻、以及滤波电阻；输出级电路包括限流电阻、滤波电容和电源指示灯。

在一个实施例中，信号采样电路从交流电路中采集工频信号和高频信号，对于所采集的工频信号和高频信号，分别将电流信号转换为电压信号，经滤波和放大后再进行A/D转换获得数字信号。

在一个实施例中，信号采样电路包括工频采样电路，包括：第一互感器，串接在交流电路中采集工频电流信号；采样电阻，将电流信号转换为电压信号；双向二极管，对电压信号进行限压；低通放大电路，包括第一运算放大器和一组电阻，低通放大电路的输出连接至微处理控制单元的管脚；低通滤波电路，包括第二运算放大器和一组电阻，低通滤波电路的输出连接至微处理控制单元的管脚；偏压电路，向第一和第二运算放大器提供偏置电压，还通过跟随电阻连接至微处理控制单元的管脚。

在一个实施例中，信号采样电路包括高频采样电路，包括：第二互感器，串接在交流电路中采集高频电流信号；高通滤波电路；包络检波电路；二极管滤波电路；二极管限压电路；放电回路；信号放大电路，包括第三运算放大器和一组电阻，信号放大电路的输出连接至微处理控制单元的管脚；接地电阻，提供快速放电通路。

在一个实施例中，信号处理电路包括微处理控制单元、用于下载单片机程序的下载头、滤波电容、按键电路、复位电路、外部时钟源、分压电路，所述下载头、滤波电容、按键电路、复位电路、外部时钟源、分压电路连接到微处理控制单元管脚。

在一个实施例中，信号接收电路包括限流分压电阻、滤波电路和分压电路，信号接收电路从微处理控制单元接收脱扣控制信号，滤波电路防止可控硅的误导通，分压电路调整可控硅的控制级的电压。

本发明的电弧故障检测装置具有串联电弧检测、并联电弧检测以及接地电弧检测功能，它能检测电气线路中的电弧故障，并在引发电气火灾以前切断电路，弥补了其他保护装置的不足，有效地防止电弧故障引起的电气火灾，极大地提高了电气火灾的防护水平。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的电弧故障检测装置的电路结构图。

图2揭示了根据本发明的一实施例的电弧故障检测装置中电源电路的输入级电路的电路图。

图3揭示了根据本发明的一实施例的电弧故障检测装置中电源电路的功率处理级电路的电路图。