串聯(lián)電弧故障檢測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣檢測領(lǐng)域，具體涉及一種串聯(lián)電弧故障檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧是指電通過絕緣介質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)光放電現(xiàn)象。電弧的特點(diǎn)是溫度很高，電流很小，持續(xù)時間短，一旦出現(xiàn)擊穿點(diǎn)則會頻繁出現(xiàn)。電弧放電時，會產(chǎn)生大量的熱，能引燃周圍的易燃易爆品，造成火災(zāi)甚至爆炸。由于交流電廣泛應(yīng)用于各類電氣設(shè)備，因此，交流電弧對于電器安全具有較大威脅。
[0003]在電器中，需要通過電弧故障檢測來防止電器電源線接觸不良、線路老化打火等電源故障，避免因發(fā)生線路打火引起的電氣火災(zāi)。
[0004]串聯(lián)電弧故障是指在同一電線上發(fā)生的電弧放電故障，其可以通過監(jiān)控電源電流來進(jìn)行檢測。現(xiàn)有的串聯(lián)故障電弧檢測技術(shù)通常都是對電源線路的電流進(jìn)行檢測來實(shí)現(xiàn)。在發(fā)生電弧故障時，電源電流中會產(chǎn)生大量的高頻信號，通過對高頻信號幅值及數(shù)量的分析，從而確定是否產(chǎn)生故障電弧。
[0005]但是，現(xiàn)有的串聯(lián)電弧故障檢測電路和方法對電路要求較高，并且準(zhǔn)確性較差?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種串聯(lián)電弧故障檢測電路，以減少串聯(lián)電弧故障檢測中的電路負(fù)荷，并增加對于小功率負(fù)載或者純阻性負(fù)載產(chǎn)生的電弧故障進(jìn)行檢測的準(zhǔn)確性。
[0007 ]所述串聯(lián)電弧故障檢測電路包括:
[0008]電流檢測電路，設(shè)置于被檢測線路的火線上，用于檢測火線電流；
[0009]信號放大電路，用于對所述火電電流的檢測信號進(jìn)行放大，輸出模擬檢測信號；
[0010]過零檢測電路，與被檢測線路上的零線和火線連接，用于檢測被檢測線路的電壓過零點(diǎn)；
[0011]信號處理電路，與所述信號放大電路和所述過零檢測電路連接，用于在電壓過零后對所述模擬檢測信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并檢測采樣獲得的數(shù)字信號是否具有電弧特征。
[0012]優(yōu)選地，所述電流檢測電路包括電流互感器。
[0013]優(yōu)選地，所述電流檢測電路包括:
[0014]電流互感器，設(shè)置于所述被檢測線路的火線上；
[0015]轉(zhuǎn)換電阻，連接在所述電流互感器的二次側(cè)；
[0016]電壓抬升電路，與電流檢測電路的輸出端連接，用于將輸出電壓抬升預(yù)定值。
[0017]優(yōu)選地，所述過零檢測電路包括:
[0018]第一電阻網(wǎng)絡(luò)，與所述零線連接；
[0019]第二電阻網(wǎng)絡(luò)，與所述火線連接；
[0020]第一電容，連接在第一電阻網(wǎng)絡(luò)和第二電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出端之間；
[0021]過零檢測光耦開關(guān)，輸入側(cè)與所述第一電容并聯(lián)，輸出側(cè)連接在上拉電壓端和控制輸出端之間，用于根據(jù)輸入側(cè)兩端電壓是否過零控制輸出側(cè)兩端導(dǎo)通或關(guān)斷；
[0022]開關(guān)電路，連接在所述上拉電壓端和接地端之間，控制端與所述控制輸出端連接，在過零檢測光耦開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷時輸出不同的電平。
[0023]優(yōu)選地，所述開關(guān)電路包括:
[0024]開關(guān)器件，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第二端與接地端連接；
[0025]放電電阻和放電電容，并聯(lián)連接在所述控制端和接地端之間；
[0026]上拉電阻，連接在所述開關(guān)器件的第一端和上拉電壓端之間；
[0027]傳遞電阻，連接在開關(guān)電路的控制端和所述開關(guān)器件的控制端之間；
[0028]濾波電容，連接在所述開關(guān)器件的第一端和接地端之間。
[0029]優(yōu)選地，所述信號處理電路在檢測所述數(shù)字信號具有電弧特征時，輸出提示信號。
[0030]優(yōu)選地，所述信號處理電路用于在電壓過零點(diǎn)后按照預(yù)定的頻率對預(yù)定時長的所述模擬檢測信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并檢測所述數(shù)字信號是否具有電弧特征。
[0031]通過引入過零檢測電路，在被檢測線路的交流電壓過零點(diǎn)附近來進(jìn)行火線電流的檢測信號(或進(jìn)一步處理后的信號)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并基于模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號檢測是否存在電弧特征。由此，僅需要對整個周期內(nèi)的一部分時間段的電流信號進(jìn)行檢測和模數(shù)轉(zhuǎn)換，降低了對于電流檢測電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的要求，同時可以保證對于小功率負(fù)載或者純阻性負(fù)載的電弧故障檢測的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0032]通過以下參照附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0033]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的串聯(lián)電弧故障檢測電路的示意圖；
[0034]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的一個優(yōu)選實(shí)施方式中的電流檢測電路和信號放大電路的電路圖；
[0035]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的一個優(yōu)選實(shí)施方式中的過零檢測電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下基于實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行描述，但是本實(shí)用新型并不僅僅限于這些實(shí)施例。在下文對本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。為了避免混淆本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細(xì)敘述。
[0037]此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0038]同時，應(yīng)當(dāng)理解，在以下的描述中，“電路”是指由至少一個元件或子電路通過電氣連接或電磁連接構(gòu)成的導(dǎo)電回路。當(dāng)稱元件或電路“連接到”另一元件或稱元件/電路“連接在”兩個節(jié)點(diǎn)之間時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結(jié)合。相反，當(dāng)稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。
[0039]除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義;也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0040]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0041]根據(jù)出現(xiàn)電弧的線路的電壓電流檢測可知，在發(fā)生串聯(lián)電弧故障時，交流電弧電壓十分特別，在半周期開始的時候，在電壓過零點(diǎn)附近，電流也處于過零點(diǎn)附近，在電流過零前會出現(xiàn)電流迅速下降，其下降速度大于正弦波，而且在電壓過零點(diǎn)附近電流會保持在一個較小的數(shù)值不變。因此，通過檢測在電壓過零點(diǎn)附近被檢測線路的交流電流是否出現(xiàn)預(yù)定的特性可以檢測到是否出現(xiàn)串聯(lián)電弧故障。
[0042]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的串聯(lián)電弧故障檢測電路的示意圖。
[0043]如圖1所示，本實(shí)施例的串聯(lián)電弧故障檢測電路包括電流檢測電路1、信號放大電路2、過零檢測電路3和信號處理電路4。
[0044]其中，電流檢測電路I設(shè)置于被檢測線路的火線上，用于檢測火線電流。
[0045]優(yōu)選地，電流檢測電路I通過電流互感器來感應(yīng)火線上的電流，從而形成火線電流的檢測信號輸出。
[0046]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的一個優(yōu)選實(shí)施方式中的電流檢測電路和信號放大電路的電路。如圖2所示，電流檢測電路I包括電流互感器11、轉(zhuǎn)換電阻Rl和電壓抬升電路12。
[0047]其中，電流互感器11設(shè)置于所述被檢測線路的火線上。轉(zhuǎn)換電阻Rl連接在所述電流互感器11的二次側(cè)，將其輸出的電流檢測信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。電壓抬升電路與電流檢測電路的第一輸出端Ol連接，用于將輸出電壓抬升預(yù)定值。
[0048]具體地，如圖2所示電壓抬升電路包括電阻R8、電阻R9、電容C4、電容C5組成的阻抗網(wǎng)絡(luò)，所述阻抗網(wǎng)絡(luò)連接在上拉電壓端S(在本實(shí)施例中，上拉電壓為3.3V)和接地端之間。在所述阻抗網(wǎng)絡(luò)中，電阻R8連接在上拉電壓端S和阻抗網(wǎng)絡(luò)的輸出端之間，電容C4連接在上拉電壓端S和接地端之間，電阻R9和電容C5并聯(lián)連接在阻抗網(wǎng)絡(luò)的輸出端和接地端之間。
[0049]電壓抬升電路12還包括運(yùn)算放大器Ul，其同相輸入端與所述阻抗網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接，其反相輸入端與輸出端連接，其電源端連接電源電壓P(在本實(shí)施例中為5V)。在電源端和接地端之間可以設(shè)置電容C6以提供保護(hù)。運(yùn)算放大器Ul的輸出端與所述轉(zhuǎn)換電阻Rl的一端連接，通過向電阻R4注入電流從而抬升輸出端0的電壓。
[0050]電壓抬升電路還包括設(shè)置于轉(zhuǎn)換電阻Rl的一端和電流檢測電路I的第一輸出端ol之間的抬升電阻R4。通過抬升電阻R4可以將抬升電路生成的抬升電壓附加在轉(zhuǎn)換電阻Rl生成的電壓檢測信號，由此，可以將所述轉(zhuǎn)換電阻Rl的輸出電壓抬高3.3*(R9/(R8+R9))V，可以使得電流檢測電路的輸出電壓幅值與后級電路相適配。
[0051 ]優(yōu)選地，電流檢測電路I還可以包括設(shè)置于轉(zhuǎn)換電阻Rl的一端與接地端之間的電容Cl、連接在轉(zhuǎn)換電阻Rl的另一端和電流