[實用新型]串聯電弧故障斷路器

無效

• 申請號: 200920218111.4
• 申請日: 2009-10-15
• 公開（公告）號: CN201562949U
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 王聰;程紅;盧其威;鄒甲;胡少英;李童;劉景劍
• 申請（專利權）人: 王聰
• 主分類號: H02H3/32
• 分類號: H02H3/32
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 吳杰

技術領域

本實用新型涉及電源保護技術領域，特別涉及一種串聯電弧故障斷路器。

背景技術

住宅電氣線路或設備，由于電線絕緣層老化或發生破損，或電氣連接不良等原因，都可能造成電氣線路或設備發生故障電弧，從而導致電氣火災的發生。在低壓供配電線路中，有串聯、線對線、線對地3類電弧故障。串聯電弧由于其電弧故障發生時，電流較其他兩種類型的電弧要小，而且故障電弧的特性隨負載類型及負載大小變化的影響而更難檢測，因而也更具危險性。

AFCI技術作為一類電路保護技術，在國外特別是歐美國家已有許多研究。國內近年也有一些可行的電弧檢測方法和相應的保護電路，這些方法和保護電路主要依據電弧電流電壓波形的以下特征：

1、電弧電壓和電流中含高頻噪聲分量；

2、發生電弧時電壓有所下降；

3、由于電弧電壓降造成同一電路中的電弧電流比正常電流?。?/p>

4、電流存在突變；

5、在每個半周期電弧電流過零點前后存在一個零電流區間，稱為平肩現象；

6、電弧電流的隨機性。

在電弧故障保護裝置實現時，一般采用單片機采集線路電壓和電流數據，依據電弧故障判別方法，判斷是否存在電弧故障；在測量結果判定為電弧故障時，通過脫扣裝置使斷路器脫扣，從而使發生電弧故障的電路與電力線斷開。

目前，有許多文獻依據上述故障電弧特征提出了不同的特征提取方法，從現有故障電弧檢測技術來看，國內外專家提出的許多相應的電弧故障檢測方法和檢測電路大都是在時域上依據上述特征進行的特征提取及故障判別。

現有故障電弧檢測技術及檢測裝置主要分為兩大類：一類在電弧故障特征提取的方法上主要采用硬件電路實現電弧感測電路，包括檢測各個周期的電流累計信號的積分電路，檢測電弧事件的比較器電路及計數器電路等。另一類在電弧特征提取方法上主要采用軟件方法，通過A/D采樣獲取電弧故障電流及電壓波形數據，提取各周期電流累計值或電流突變或平肩特征，完成電弧故障的復合判定。上述方案都是基于故障電弧的時域特征進行的電弧檢測。

對于電弧故障檢測方法和檢測裝置，其難度在于保護裝置必須具有區別真正故障電弧電流與具有電弧相似特征的正常負載電流(如調光器、設備啟動、筆記本電腦、吸塵器等負載)的能力。因此故障電弧檢測技術的關鍵在于檢測技術的可靠性，而提高檢測可靠性的關鍵在于故障電弧電流的特征提取準確性。但由于串聯電弧故障電流特征與電路負載類型有關，而電路負載的復雜性和負載大小的變化，以及負載開啟的波動等因素，加之電網諧波干擾等等問題，均將影響串聯故障電弧特征提取的準確性，從而造成保護裝置的誤跳或拒跳。

串聯電弧小負載故障電流條件(0.2A-20A)下，如不能改進電弧故障檢測技術的方法，包括小負荷下的串聯電弧檢測和處理多種擾動負載下的誤跳問題，保護裝置可靠性的提高就無法得以實現。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決現有技術存在的上述問題，提供一種可以防止在小負荷下的串聯電弧檢測中和多種擾動負載下出現誤跳或拒跳，更有效、可靠地實現串聯電弧的故障檢測，對電路負載實施及時而可靠保護的串聯電弧故障斷路器。

為達到上述目的，本實用新型提供的串聯電弧故障斷路器，包括電源電路，還包括安裝在用戶電路中的電流互感器、電壓過零比較電路和脫扣觸發電路，以及電流感測電路、放大濾波電路和微處理器，所述電流互感器、電流感測電路、放大濾波電路與所述微處理器依次相連，所述電壓過零比較電路和脫扣觸發電路分別與所述微處理器相連，所述電流互感器采集用戶電路中的電流信號，經過所述電流感測電路將電流信號轉化為電壓信號，再經過所述放大濾波電路輸入所述微處理器，所述電壓過零比較電路將電壓過零脈沖信號輸入所述微處理器，所述微處理器設有：

第一模塊，用于將從市電過零點連續采集的原始負載電流和通過帶通濾波器后的負載諧波電流時域信號，通過短時傅里葉變換計算各個頻率的頻譜分量Y_i’(k)，Y_i”(k)；

第二模塊：用于由當前第i周期的基波分量Y_i’(1)計算基波分量標志Base_scale(i)，并判斷所述基波分量標志Base_scale(i)的值是否小于等于第一閾值；