于控制單元根據(jù)零交檢測電路的觸發(fā)來判斷檢測電路脈沖信號的時(shí)序位置，可以縮短判定時(shí)間，提高響應(yīng)速度，對故障電弧保護(hù)更可靠有效。
[0053]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，若所述控制單元200在電流信號的半個(gè)周期內(nèi)檢測到一低一高的兩個(gè)檢測電路脈沖信號，則確定被保護(hù)電路中出現(xiàn)串型電弧。
[0054]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，所述故障電弧保護(hù)裝置還包括:保護(hù)電路300，與所述控制單元200電連接，當(dāng)接收到所述控制單元200輸出的斷路控制信號時(shí)，斷開所述被保護(hù)電路。其中，所述控制單元200當(dāng)確定檢測到故障電弧(例如串型故障電弧)時(shí)，向所述保護(hù)電路300發(fā)送斷路控制信號。
[0055]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，所述故障電弧保護(hù)裝置還包括:電源電路100，與所述控制單元200電連接，并且與所述零交檢測電路500電連接，為所述控制單元200和所述零交檢測電路500供電。
[0056]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，控制單元可以為控制電路，該控制電路可以以多種現(xiàn)有的電路模塊組成。
[0057]例如控制電路包括觸發(fā)器、第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘、存儲器、第一比較器和第二比較器。其中，脈沖檢測電路將檢測電路脈沖信號發(fā)送至第一計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘發(fā)送時(shí)鐘信號至第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器，零交檢測電路將觸發(fā)電信號發(fā)送至觸發(fā)器；觸發(fā)器接收到觸發(fā)電信號后觸發(fā)第一計(jì)數(shù)器對檢測電路脈沖信號的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且根據(jù)時(shí)鐘信號將獲得的被保護(hù)電路的電流信號的一個(gè)周期內(nèi)的檢測電路脈沖信號的數(shù)量傳送至所述第一比較器，第一比較器從第一計(jì)數(shù)器獲取檢測電路脈沖信號的數(shù)量，并且從存儲器獲得第一閾值，比較二者大小，當(dāng)檢測電路脈沖信號的數(shù)量大于或等于第一閾值時(shí)，發(fā)送I個(gè)第一電信號(即記為I個(gè)串型電弧)至所述第二計(jì)數(shù)器，第二計(jì)數(shù)器根據(jù)時(shí)鐘信號在連續(xù)預(yù)定個(gè)數(shù)的周期內(nèi)對第一電信號(即串型電弧)的數(shù)量計(jì)數(shù)，并且發(fā)送第一電信號的數(shù)量至第二比較器，第二比較器從第二計(jì)數(shù)器獲得第一電信號的數(shù)量，并且從存儲器獲得第一設(shè)定值，比較二者大小，當(dāng)?shù)谝浑娦盘柕臄?shù)量大于或等于第一設(shè)定值(即串型電弧的數(shù)量大于或等于第一設(shè)定值)時(shí)，發(fā)送第二電信號(即斷路控制信號)至保護(hù)電路，保護(hù)電路當(dāng)接收到第二電信號時(shí)，斷開被保護(hù)電路。
[0058]當(dāng)被保護(hù)電路中出現(xiàn)串型電弧時(shí)，電流的正弦波上會出現(xiàn)短暫的相等值，如果有短暫的相等值現(xiàn)象出現(xiàn)，脈沖檢測電路在半個(gè)周期內(nèi)可采樣到各有一定幅值的、一低一高且之間有間隔的兩個(gè)脈沖波形(如圖2B所示)，無串型電弧時(shí)，半個(gè)周期內(nèi)只能采樣到一個(gè)具有一定幅值的脈沖波形(如圖2A所示)。但是檢測到如圖2B所示的脈沖信號不一定就是由故障電弧引起的，也有可能是好的電弧或其它噪聲源引起的。圖3A和圖3B示出了被保護(hù)電路中出現(xiàn)好電弧時(shí)檢測到的脈沖信號圖。從圖3A和圖3B可以看出，雖然檢測到了各有一定幅值的、一低一高且之間有間隔的兩個(gè)脈沖波形，但該電弧并不是故障電弧。例如，正常啟動(dòng)的繼電器和交流接觸器在動(dòng)作時(shí)會產(chǎn)生串型電弧。
[0059]因此，在檢測被保護(hù)電路中是否出現(xiàn)串型故障電弧，需要所述控制單元進(jìn)一步判斷，例如，所述控制單元200獲取所述檢測電路脈沖信號，并當(dāng)接收到所述觸發(fā)電信號時(shí)對所述檢測電路脈沖信號計(jì)數(shù)，當(dāng)在電流信號的一個(gè)周期內(nèi)檢測到檢測電路脈沖信號的數(shù)量大于或等于第一閾值(例如4)時(shí)，記為I個(gè)串型電弧，判斷在連續(xù)預(yù)定個(gè)數(shù)的周期內(nèi)檢測到串型電弧的數(shù)量是否大于或等于第一設(shè)定值，如果是，則確定檢測到串型故障電弧，輸出斷路控制信號至所述保護(hù)電路300，以使所述保護(hù)電路斷開被保護(hù)電路。例如可以選擇連續(xù)3個(gè)周期作為連續(xù)預(yù)定個(gè)數(shù)的周期，第一設(shè)定值可以為3。這是由于例如正常啟動(dòng)的繼電器和交流接觸器在動(dòng)作時(shí)會產(chǎn)生串型電弧，需要有2個(gè)周期來回避正常電弧電流波形特征。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，根據(jù)不同的需要，上面所述的預(yù)定個(gè)數(shù)的周期的數(shù)量以及第一設(shè)定值均可以根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)定，并不僅限于上面所述的示例。
[0060]下面分別對電源電路100、控制單元200、保護(hù)電路300、脈沖檢測電路400和零交檢測電路500的電路連接圖進(jìn)行舉例說明。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，下面對各個(gè)電路的舉例說明僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用其它的電路，因此本實(shí)用新型的范圍并不僅限于下面的示例。
[0061]圖4是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的故障電弧保護(hù)裝置中的電源電路的電路示意圖。如圖4所示，電源電路100的電路連接關(guān)系包括:所述電源電路100的端子XOOl的2和I分別連接交流220V的L線(火線)和N線(零線)，L線和N線還經(jīng)端子XOOl的2和I連接有壓敏電阻Zl (例如壓敏電阻規(guī)格為471K，即浪涌動(dòng)作電壓為470V)、瓷片電容CO (例如電容規(guī)格為472K/lkV)和電阻RO ;并且L線經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)關(guān)系的電阻Rl (例如47k Ω)和R4 (例如47k Ω )連接整流橋BGl的輸入端I腳，N線連接整流橋BGl的輸入端2腳。整流橋BGl的輸出端3腳與電解電容Cl (例如電容值47 μ F、最大承載電壓25V)的正極、電容放電電阻R5(例如電阻值1ΜΩ (兆歐姆))的第一端、穩(wěn)壓二極管Dl (例如穩(wěn)壓值12V)的陰極、限流電阻R6(例如1kQ)的第一端、限流電阻R7(例如3.3kQ)的第一端、限流電阻R27(例如5.1kQ)的第一端相連接；整流橋BGl的輸出端4腳、電解電容Cl的負(fù)極、電容放電電阻R5的第二端、穩(wěn)壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D2、穩(wěn)壓二極管D3的陽極分別接地。整流橋BGl的輸出端3腳可以提供+12V電源。此外，+12V電源經(jīng)限流電阻R7與穩(wěn)壓二極管D3的陰極相連，例如可以為控制單元(圖4中未示出)提供正電源VCC。限流電阻R6的第二端可以連接發(fā)光二極管D7的陽極，為發(fā)光二極管D7提供電源，發(fā)光二極管D7的陰極接地，發(fā)光二極管D7可以作為電源指示燈。利用圖4所示的電源電路可以為其它一些單元或電路供電。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖4所示的電源電路僅是示例性的，本實(shí)用新型還可以采用其它的電源電路，因此本實(shí)用新型的范圍并不僅限于此。
[0062]圖5是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的故障電弧保護(hù)裝置中的控制單元的電路示意圖。如圖5所示，控制單元200的I腳連接VCC (例如連接圖4所示電源電路100的VCC，由電源電路供電)，14腳接地，其它一些腳可以作為輸入端或輸出端，例如，5腳Pl.3可以作為控制單元的第一輸入端，與脈沖檢測電路的輸出端連接；6腳Pl.4可以作為控制單元的第二輸入端，與零交檢測電路的輸出端連接；2腳Pl.0可以作為控制單元的輸出端，與保護(hù)電路的輸入端連接。此外，還有一些其它管腳，將在后面的相關(guān)描述中說明。該控制單元例如可以為型號為MSP430F2012的微處理器。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本實(shí)用新型還可以采用其它型號或類型的控制單元，本實(shí)用新型的范圍并不僅限于此。
[0063]圖6是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的故障電弧保護(hù)裝置中的保護(hù)電路的電路示意圖。如圖6所示，保護(hù)電路300的電路連接關(guān)系包括:電阻R19(例如電阻值IkQ)的第一端與圖5所示的控制單元200的2腳(P1.0)連接，其第二端與可控硅元件302 (例如可控硅BT168GW)的控制極(g極)以及片狀電容C13(例如電容值223pF)的一端共連，可控硅元件302的陰極(k極)和片狀電容C13的另一端均與零線連接，可控硅元件302的陽極(a極)與脫扣器301的跳閘線圈的一端相連，脫扣器301的跳閘線圈的另一端與L線(即火線)連接，在圖4中示出了接觸端TK_L和TK_N(中間虛線代表二者為聯(lián)動(dòng)裝置)，當(dāng)將接觸端TK_L和TK_N按下，分別接觸端子M和N時(shí)，即實(shí)現(xiàn)脫扣器301的跳閘線圈的另一端與L線連接，以及可控硅元件302的陰極(k極)和片狀電容C13的另一端均與零線連接。在另一實(shí)施例中，脫扣器301的跳閘線圈的另一端可以與二極管(圖6中未示出)的陰極連接，該二極管的陽極與圖4所示的L線連接。
[0064]保護(hù)電路的工作原理是:控制單元輸出斷路控制信號(例如觸發(fā)尖脈沖)，所述斷路控制信號經(jīng)電阻R19傳輸至可控硅元件302，可控硅元件302觸發(fā)導(dǎo)通，脫扣器301的跳閘線圈的電路回路接通，并有直流電流流過跳閘線圈，脫扣器動(dòng)作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使脫扣器完成脫扣跳閘，切斷脫扣器所帶負(fù)載的電源，即實(shí)現(xiàn)對被保護(hù)電路的保護(hù)。
[0065]圖7是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的故障電弧保護(hù)裝置中的脈沖檢測電路和高頻分量檢測電路的電路示意圖。圖7示出了脈沖檢測電路400和高頻分量檢測電路600，關(guān)于高頻分量檢測電路600的描述將在后面說明，這里先說明脈沖檢測電路400的電路連接關(guān)系O
[0066]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，所述脈沖檢測電路400包括:電流互感器401、第一電阻R22 (例如電阻值Ik Ω )、第二電阻R17 (例如電阻值470 Ω )、第一全橋整流電路402 (例如如圖7所示由四個(gè)二極管040、041、042、043組成的全橋整流電路)和第一電容ClO (例如電容值104pF);其中，所述電流互感器401的二次線圈的第一輸出引腳Yl連接至所述第一電阻R22的第一端，所述第一電阻R22的第二端連接至所述第一全橋整流電路402的第一端，所述電流互感器401的二次線圈的第二輸出引腳Y2連接至所述第一全橋整流電路402的第三端，所述第一全橋整流電路402的第二端接地，所述第一全橋整流電路402的第四端連接至所述第二電阻R17的第一端，所述第二電阻R17的第二端接地，并且所述第二電阻R17的第一端可以連接至所述控制單元200的第一輸入端Pl.3，所述第一電容ClO的一端連接至所述第二電阻R17的第一端、另一端接地。
[0067]在該實(shí)施例中，例如可以將被保護(hù)電路中的火線穿過電流互感器401的中心孔，由于火線中電流的變化，所述電流互感器在二次線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此所述脈沖檢測電路可以檢測被保護(hù)電路的電流信號，并采樣獲得檢測電路脈沖信號且輸入至所述控制單元。在該實(shí)施例中，由于采用全橋整流電路，因此可以增加信號處理時(shí)間次數(shù)，有利于縮短檢測時(shí)間。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，還可以采用其它整流電路，例如半波整流電路，因此本實(shí)用新型的范圍并不僅限于此。
[0068]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，電流互感器可以采用高導(dǎo)磁率磁芯材料的電流互感器。例如，可以采用磁芯材料的電感大于200mH(毫亨)的電流互感器。
[0069]在另一實(shí)施例中，如圖7所示，所述脈沖檢測電路400還包括:第三電阻R18(例如電阻值Ik Ω )、第四電阻R21 (例如電阻值1k Ω )和第一穩(wěn)壓二極管D8 (例如穩(wěn)壓值2.7V)，其中，所述第二電阻R17的第一端連接至所述第三電阻R18的第一端，所述第三電阻R18的第二端與所述第四電阻R21的第一端、所述第一穩(wěn)壓二