[發明專利]一種電弧故障探測裝置及其探測方法

有效

• 申請號: 201310260497.6
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103278734A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 陶章亮;謝海彬;吳金海;聶河東;林素歐;胡中祥;周銘
• 申請（專利權）人: 浙江愛德電子有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G08B17/06
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 趙述之

技術領域

本發明涉及一種電弧故障探測裝置，屬于電路保護技術領域。

背景技術

電弧是電流通過絕緣介質所產生的瞬間火花。在大氣中開斷或閉合電壓超過10V、電流超過100MA的電路時，在電器的觸頭間隙中會產生電弧。電弧發生時，會在極短的時間內釋放巨大的能量。金屬導電元件會汽化導致高溫蒸汽和金屬急劇膨脹。空氣和金屬汽化物迅速熱膨脹會造成巨大聲響的爆炸和巨大的壓力。且電弧產生后溫度猛然升高，會使弧隙間氣體發生熱離，反過來又加劇了空氣分子的電離，使電弧繼續燃燒，從而加大了熄滅電弧的難度。由于電弧的溫度非常高、長時間延續，極易引燃周圍的可燃物形成火災，但由電弧引起的短路電流較小，不足以使一般斷路器動作跳閘切斷電源。故障電弧已經成為引起電氣火災的主要原因之一，嚴重危害了大眾生命財產的安全。因此故障電弧研究尤其是故障電弧檢測方法研究顯得尤為重要。

通過上述分析可知，電弧的產生可能會使觸頭燒壞嚴重時會造成短路甚至發生安全事故，因此必須采取有效措施及時檢測出泄露的電路，才能迅速將電弧熄滅，以保證開關電器正常地工作。中國實用新型專利CN202230166U公開了一種故障電弧檢測模塊及電氣火災監控探測器，為實現因線路虛短、虛斷而產生的故障電弧進行有效檢測及預警，其通過高頻信號采樣單元采集電弧信號，并將信號傳輸給信號處理單元進行處理，最后將處理好的電弧信號傳輸給故障電弧分析單元，故障電弧分析單元收集到電弧信號，并采集電源零點采集單元的信息，來區分好弧、壞弧，如果檢測到是壞弧將會向上端中央處理單元發出報警信號。在該技術方案通過高頻采樣單元采集電弧信號，通過與電源零點采集單元的采樣信息的對比，來分析是否發生了電弧泄露，但是由于負載的類型較多，如容性負載、阻性負載等，負載不同會導致電弧的特征不同，將其都與所述電源零點的采樣信息比較，對電弧的判斷存在一定的偏差，因此該回路中檢測出的電弧存在偏差，不能充分識別出回路發生的電弧，這樣就導致了這個電路的安全性降低，提高了風險。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中的電弧檢測裝置無法區分回路中的負載特性，不能充分識別回路中的電弧的問題，從而提供一種可以根據電弧的特性進行自動調整、充分識別電弧的電弧故障探測裝置及其檢測方法。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種電弧故障探測裝置，包括：

電源模塊：為所述電弧故障探測裝置提供電源；

信號采集處理單元：包括設置在待測電路中的電流互感器、對所述電流互感器感應到的剩余電流和過電流進行采樣處理的采樣電路、以及對采樣信號進行放大處理的放大電路；

中央處理運算單元，與所述信號采集處理單元連接，對所述信號采集處理單元的輸出信號進行運算處理，

控制輸出單元，與所述中央處理運算單元連接，根據所述中央處理運算單元的信號發送控制指令并執行通斷操作；

所述中央處理運算單元包括：

負載電弧特征庫：存儲有負載電弧的類型以及其對應的負載電弧特征曲線和閾值；

負載電弧類型分析模塊：對所述信號采集處理單元的輸出信號進行特征分析，得到負載電弧特征參數，并將其與所述負載電話特征庫中的負載電弧特征曲線進行對比，得到負載電弧的類型；

負載電弧判斷模塊：根據所述負載電弧的類型，將所述信號采集處理單元的當前輸出值與所述閾值進行比較，當超過閾值時向所述控制輸出單元輸出動作信號。

所述所述中央處理運算單元采用單片機。

所述采樣電路包括并聯設置的采樣電阻、電容以及鉗位二極管；

所述放大電路包括一級放大電路和二級放大濾波電路，所述一級放大電路包括第一運放、連接在所述第一運放輸入端負極和輸出端之間的第一電阻、以及連接在所述第一運放輸入端負極的第二電阻；所述二級放大濾波電路包括第二運放、連接在所述第二運放的輸入端負極與輸出端之間的第三電阻、連接在所述第二運放的輸入端負極的第四電阻以及濾波電容，所述第四電阻與所述第二電阻連接，濾波電容的一端連接在所述第二運放的輸出端，另一端連接在所述第二電阻和第四電阻的連接端。

所述控制輸出單元包括脫扣控制器和繼電器，所述脫扣控制器與所述繼電器連接，所述單片機輸出信號驅動脫扣控制器帶動所述繼電器動作，改變線路的通斷狀態。

所述電源模塊包括AC/DC轉換電路和DC/DC轉換電路。

包括具有防浪涌電路和光電隔離電路的通訊處理單元，所述通訊處理單元與所述單片機連接、采用二總線通訊方式與上位機進行通訊。