電弧故障檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種電弧故障檢測裝置，包括：電弧檢測單元，其用于檢測供電通路上的電弧，并輸出第一信號；電弧處理單元，其耦接至電弧檢測單元，用于基于接收到的第一信號產(chǎn)生能夠表征電弧故障的第二信號；至少一個儲能濾波單元，其設(shè)置在檢測裝置的輸入端與負(fù)載之間的供電通路中，用于對由負(fù)載所造成的干擾信號進(jìn)行濾除。本實(shí)用新型通過在電弧故障檢測裝置中采用儲能濾波單元，消除了用電器對供電通路所造成的干擾，避免了因電弧檢測電路將干擾信號識別為電弧故障信號而造成的誤脫扣，并且維護(hù)了電網(wǎng)的質(zhì)量。
【專利說明】電弧故障檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用電安全保護(hù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種可以對交流電信號的進(jìn)行過濾并消除干擾信號的電弧故障檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著家用電器的日益普及，人們對家用電器的使用安全越來越重視，通常在家用電器的電源輸入側(cè)安裝電弧故障斷路器來防止因家用電器產(chǎn)品產(chǎn)生故障電弧引起的火災(zāi)，比如通過電弧故障斷路器和電弧檢測電路來檢測故障電弧，并且在有故障電弧的情況下切斷輸入電源。但目前的電弧故障斷路器和電弧檢測電路仍然存在缺陷，由于家用電器的種類繁多，結(jié)構(gòu)原理也有很大的差異，很多家用電器在正常工作時很有可能產(chǎn)生一些高頻信號、噪聲信號、電磁信號等，比如除濕機(jī)、電磁爐等，這些信號很有可能干擾電弧故障斷路器的正常檢測、分析及處理，造成電弧故障斷路器誤脫扣，影響家用電器正常工作，嚴(yán)重時，還有可能通過電源線將此信號傳給輸入電網(wǎng)，造成電網(wǎng)質(zhì)量下降。
[0003]因此，亟需一種可靠性高、可以過濾、消除這些高頻干擾信號、噪聲干擾信號、電磁干擾信號的電弧故障斷路器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對以上問題，本實(shí)用新型提供一種，可靠性高、成本低廉，用于電弧故障檢測裝置，過濾、消除因在同一干線或者支路中并聯(lián)的負(fù)載產(chǎn)生的高頻、噪聲、電磁等干擾信號的保護(hù)電路。
[0005]本實(shí)用新型提出了一種電弧故障檢測裝置，包括:電弧檢測單元，其用于檢測供電通路上的電弧，并輸出第一信號；電弧處理單元，其耦接至所述電弧檢測單元，用于基于接收到的所述第一信號產(chǎn)生能夠表征電弧故障的第二信號；至少一個儲能濾波單元，其設(shè)置在所述檢測裝置的輸入端與負(fù)載之間的供電通路中，用于對由電源和/或所述負(fù)載所造成的干擾信號進(jìn)行濾除。
[0006]優(yōu)選的，所述儲能濾波單元包括至少一個電感元件和至少一個電容元件，其中，所述至少一個電感元件設(shè)置在所述供電線中的零線和/或火線上，所述至少一個電容元件并聯(lián)連接在所述零線和所述火線之間。
[0007]在這種實(shí)施方式中，儲能濾波單元可以是由多個電感元件、電容元件組成的LC濾波器。
[0008]優(yōu)選的，所述儲能濾波單元包括至少一個電阻元件和至少一個電容元件，其中，所述至少一個電阻元件設(shè)置在所述供電線中的零線和/或火線上，所述至少一個電容元件并聯(lián)連接在所述零線和所述火線之間。
[0009]在這種實(shí)施方式中，儲能濾波單元可以是由多個電阻元件、電容元件組成的RC濾波器。
[0010]優(yōu)選的，所述電弧故障檢測裝置還包括:開關(guān)單元，用于基于所述第二信號斷開或閉合所述供電通路中的復(fù)位開關(guān)。
[0011]優(yōu)選的，所述儲能濾波單元設(shè)置在所述復(fù)位開關(guān)與所述檢測裝置的輸入端之間。
[0012]在這種實(shí)施方式中，對儲能濾波單元的位置進(jìn)行了進(jìn)一步限定。
[0013]優(yōu)選的，所述儲能濾波單元設(shè)置在所述電弧檢測單元與所述負(fù)載之間。
[0014]在這種實(shí)施方式中，對儲能濾波單元的位置進(jìn)行了進(jìn)一步限定。
[0015]優(yōu)選的，所述儲能濾波單元包括兩個電感元件和一個電容元件，其中，所述兩個電感元件分別設(shè)置在所述零線和所述火線上，并且所述電容元件并聯(lián)連接在所述零線和所述火線之間。
[0016]在這種實(shí)施方式中，對儲能濾波單元的具體實(shí)現(xiàn)的方式做了更加詳細(xì)的限定，位置進(jìn)行了進(jìn)一步限定，該實(shí)施方式不僅具有更好的濾波性能，還能有效消除共模噪聲，進(jìn)一步提升了該檢測裝置的抗干擾性。
[0017]優(yōu)選的，所述電弧檢測單元包括至少一個電弧檢測環(huán)，其中，當(dāng)所述電弧檢測環(huán)中的電流至少為IA時，其能夠輸出至少0.5V的電壓。
[0018]優(yōu)選的，所述電弧故障檢測裝置還包括:電弧故障驅(qū)動單元，其包含至少一個螺線管，與所述電弧處理單元電連接，用于基于所述第二信號產(chǎn)生用于控制所述開關(guān)單元的控制信號。
[0019]優(yōu)選的，所述電弧故障檢測裝置還包括:模擬電弧試驗(yàn)單元，其輸出端連接至所述電弧處理單元，用于產(chǎn)生模擬電弧信號，從而使得所述開關(guān)單元根據(jù)所述模擬電弧信號斷開所述供電通路的復(fù)位開關(guān)；和/或電弧讀出單元，設(shè)置在所述電弧檢測單元與所述電弧處理單元之間，用于讀取所述第一信號中的電弧信號，并將所述電弧信號發(fā)送至所述電弧處理單元，使得所述電弧處理單元產(chǎn)生所述第二信號。
[0020]本實(shí)用新型通過在電弧故障檢測裝置中采用儲能濾波單元，消除了用電器對供電通路所造成的干擾，避免了因電弧檢測電路將干擾信號識別為電弧故障信號而造成的誤脫扣，并且維護(hù)了電網(wǎng)的質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過參考下列附圖所給出的本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的描述之后，將更好地理解本實(shí)用新型，并且本實(shí)用新型的其他目的、細(xì)節(jié)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。在附圖中:
[0022]圖1為電弧故障檢測裝置的系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0023]圖2為依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電弧故障檢測裝置的電路圖；
[0024]圖3a為具有用電器干擾的交流電信號的測試波形；
[0025]圖3b為采用依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的儲能濾波單元時的交流電信號的測試波形。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0027]結(jié)合圖示對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行闡述。
[0028]圖1為電弧故障檢測裝置的系統(tǒng)架構(gòu)圖。該電弧故障檢測電路包括:開關(guān)單元10、儲能濾波單元11、電弧檢測單元12、電弧處理單元14、電弧故障驅(qū)動單元15、模擬電弧試驗(yàn)單元16?？蛇x的，還包括電弧讀出單元13。
[0029]當(dāng)電路正常工作無故障電弧產(chǎn)生時，火線、零線上的電壓傳輸波形呈規(guī)整的正弦波。當(dāng)因?yàn)榫€路或用電器出現(xiàn)故障時，交流電路中產(chǎn)生電弧。在本實(shí)施例中，該電弧為L、N線之間的電弧。此時，電弧檢測單元12將檢測并輸出包含該電弧信號的第一信號。
[0030]電弧處理單兀14基于接收到的第一信號,并產(chǎn)生能夠表征電弧故障的第二信號，該第二信號用于觸發(fā)電弧故障驅(qū)動單元15，決定是否斷開電弧故障檢測裝置與供電線L、N的連接。
[0031]優(yōu)選的，在電弧檢測單元12與電弧處理單元14之間還設(shè)置有電弧讀出單元13。在開關(guān)單元10斷開之前，電弧檢測單元12將持續(xù)傳輸?shù)谝恍盘栔僚c其耦合的電弧讀出單元13，電弧讀出單元13用于從第一信號中篩選出僅包含電弧信號的信號，然后將該信號輸出至電弧處理單元14。
[0032]優(yōu)選的，電弧讀出單元13具有穩(wěn)壓功能，可以限制第一信號的幅值，從而降低了對后續(xù)處理電路的要求，也增加了電路的安全性。
[0033]優(yōu)選的，為了能夠檢測電弧故障檢測裝置是否存在工作故障或測試各個模塊的性能，本實(shí)施例還包含模擬電弧試驗(yàn)單元16。在圖1中，模擬電弧試驗(yàn)單元16的輸出端耦合至電弧讀出單元13，從而當(dāng)模擬電弧試驗(yàn)單元16根據(jù)用戶的需求發(fā)出模擬電弧信號時，電弧讀出單元13將把其接收到的模擬電弧信號發(fā)送至電弧處理單元14。然后，若電弧故障驅(qū)動單元16能夠使得開關(guān)單元10斷開，則說明電弧讀出單元13與電弧故障驅(qū)動單元15之間的電路工作正常，未發(fā)生故障。
[0034]儲能濾波單元11設(shè)置在檢測裝置的輸入端與負(fù)載之間的供電通路中，用于對供電通路中的供電信號(交流信號)進(jìn)行濾波。當(dāng)供電信號由大變小時，儲能濾波單元釋放能量，以對供電信號進(jìn)行濾波并補(bǔ)償。
[0035]可以理解的是，由于存在儲能濾波單元，與供電線連接的負(fù)載能夠得到更加優(yōu)質(zhì)的輸入信號，不存在可能損害負(fù)載或其他的后續(xù)電路的干擾信號。同樣，由負(fù)載和/或電源所產(chǎn)生的干擾信號也將有儲能濾波單元消除，使得供電通路上的其它用電器也不受該干擾信號影響。另外，由于該單元的儲能作用，可以使得供電信號變化平緩。譬如，當(dāng)輸入至負(fù)載的供電信號由大變小時，可以相應(yīng)地補(bǔ)償供電信號，從而使得供電信號的變化趨于平緩。
[0036]圖2為依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電弧故障檢測裝置的電路圖。
[0037]檢測裝置200包括:
[0038](I)輸入端，用于接收外部供電信號；
[0039](2)復(fù)位開關(guān)210，用于斷開/閉合供電通路；
[0040](3) LC濾波電路211，其中電感元件L串聯(lián)在供電線上，譬如火線，電容元件C并聯(lián)耦接在火線與零線之間；
[0041](4)電弧檢測環(huán)212，用于檢測火線上是否產(chǎn)生了電弧，為了增加電弧檢測環(huán)的靈敏度，其可以采用片狀的導(dǎo)磁材料卷繞而成，當(dāng)電弧檢測環(huán)的輸入電流為IA時，其能夠至少產(chǎn)生0.5V的電壓；
[0042](5)電弧讀出電路213，由電容元件、電阻元件以及二極管構(gòu)成，該電路耦接至電弧檢測環(huán)212，用于從電弧檢測環(huán)212檢測并輸出的信號中，讀出電弧信號；
[0043](6)電弧處理單元214，耦接至電弧讀出電路213，用于基于電弧信號產(chǎn)生相應(yīng)的電弧故障驅(qū)動信號；
[0044](7)電弧故障驅(qū)動單元215，耦接至電弧處理單元214，用于基于該電弧故障驅(qū)動信號驅(qū)動復(fù)位開關(guān)210，進(jìn)而斷開用電器217與輸入端之間的電連接，避免電弧損壞用電器。
[0045]優(yōu)選的，檢測裝置200還包括測試電路216，當(dāng)測試開關(guān)216閉合時，測試電路216將輸出一個模擬電弧信號；電弧處理單元214接收到該信號后，其將驅(qū)動電弧故障驅(qū)動電路215，從而使得螺線管SOL將復(fù)位開關(guān)210斷開。
[0046]對于供電通路而言，絕大部分的干擾波形均是在正弦交流波形上出現(xiàn)的一些毛刺。因此，LC濾波電路211中的電感元件L可以過濾回路中的電流干擾波形，使波形變得平滑。
[0047]具體是，當(dāng)供電線中的輸入電壓增高時，與用電器217串聯(lián)的電感元件L中的電流將增加，因此電感元件L將存儲部分磁場能量，當(dāng)供電線中的電流減小時，電感元件L又能將能量釋放出來，使輸入至用電器217的電流變得平滑，因此，電感元件L起到了過濾、消除干擾信號的作用。另外LC濾波電路211中的電容元件C可以過濾火線與零線之間的電壓干擾波形，使波形變得平滑。具體是，并聯(lián)的電容元件C在輸入電壓升高時，給電容元件C充電，可把部分能量存儲在電容元件C中。而當(dāng)供電線輸入電壓降低時，電容元件C兩端電壓以指數(shù)規(guī)律放電，就可以把存儲的能量釋放出來。經(jīng)過LC濾波電路211向用電器217放電，用電器217上得到的檢測裝置200的輸出電壓就比較平滑，起到了過濾、消除干擾信號的作用。
[0048]換句話說，當(dāng)用電器217和/或電源產(chǎn)生了高頻信號和/或噪聲信號和/或電磁信號時，LC濾波電路能夠去除這些信號，以避免因電弧檢測電路212將這些干擾信號識別為電弧故障信號而造成的誤脫扣。
[0049]可以理解的是，電感元件L也可以串聯(lián)在零線上或是同時串聯(lián)在零線與火線上。當(dāng)電感元件L同時串聯(lián)在零線與火線上時，由于交流的供電信號具有正負(fù)半周，因此，兩個電感元件L將分別在正負(fù)半周進(jìn)行儲能、釋放能量的過程，不僅具有更好的濾波性能，還能有效消除共模噪聲，進(jìn)一步提升了該檢測裝置的抗干擾性。
[0050]同樣，LC濾波電路211也可以設(shè)置在電弧故障檢測裝置的輸入側(cè)，即設(shè)置在輸入端與復(fù)位開關(guān)前之前；也可以設(shè)置在輸出側(cè)，即電弧檢測環(huán)212與用電器17之間?？梢岳斫獾氖?，無論LC濾波電路211被設(shè)置在上述三個位置中的任一位置，其均可以采用多種濾波器結(jié)構(gòu)，而非僅限于圖2中示出的形式。
[0051]另外，本實(shí)用新型也可以采用RC濾波電路，只要將上述LC濾波電路中的電感元件L替換成電阻元件R即可。
[0052]圖3a為具有用電器干擾的交流電信號的測試波形；圖3b為采用依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的儲能濾波單元時的交流電信號的測試波形。
[0053]由圖3a可以觀察到，此時的交流電信號是干擾信號與正弦信號的疊加，用電器對交流電干擾的信號較強(qiáng)，具有較多的毛刺。因此，電弧檢測環(huán)很容易將這些毛刺中較強(qiáng)的部分識別為電弧，進(jìn)而切斷供電線與用電器之間的電連接。
[0054]由圖3b可以觀察到，當(dāng)采用了依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的LC濾波電路，交流電信號變成了平滑的正弦信號，沒有了圖3b中的毛刺，因此供電線與用電器之間的電連接不會被誤切斷。本實(shí)用新型通過在電弧故障檢測裝置中采用儲能濾波單元，消除了用電器和/或電源對供電通路所造成的干擾，避免了因電弧檢測電路將干擾信號識別為電弧故障信號而造成的誤脫扣，并且有利于維護(hù)電網(wǎng)的質(zhì)量。
[0055]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合本申請的實(shí)施例描述的各種示例性的邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可以實(shí)現(xiàn)成電子硬件、計算機(jī)軟件或二者的組合。為了清楚地表示硬件和軟件之間的這種可互換性，上文對各種示例性的部件、塊、模塊、電路和步驟均圍繞其功能進(jìn)行了一般性描述。至于這種功能是實(shí)現(xiàn)成硬件還是實(shí)現(xiàn)成軟件，取決于特定的應(yīng)用和施加在整個系統(tǒng)上的設(shè)計約束條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以針對每種特定應(yīng)用，以變通的方式實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是，這種實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)解釋為背離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電弧故障檢測裝置，其特征在于，包括: 電弧檢測單元，其用于檢測供電通路上的電弧，并輸出第一信號； 電弧處理單元，其耦接至所述電弧檢測單元，用于基于接收到的所述第一信號產(chǎn)生能夠表征電弧故障的第二信號； 至少一個儲能濾波單元，其設(shè)置在所述檢測裝置的輸入端與負(fù)載之間的供電通路中，用于對由電源和/或所述負(fù)載所造成的干擾信號進(jìn)行濾除。
2.如權(quán)利要求1所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，所述儲能濾波單元包括至少一個電感元件和至少一個電容元件，其中，所述至少一個電感元件設(shè)置在所述供電線中的零線和/或火線上，所述至少一個電容元件并聯(lián)連接在所述零線和所述火線之間。
3.如權(quán)利要求1所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，所述儲能濾波單元包括至少一個電阻元件和至少一個電容元件，其中，所述至少一個電阻元件設(shè)置在所述供電線中的零線和/或火線上，所述至少一個電容元件并聯(lián)連接在所述零線和所述火線之間。
4.如權(quán)利要求1所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，還包括:開關(guān)單元，用于基于所述第二信號斷開或閉合所述供電通路中的復(fù)位開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，所述儲能濾波單元設(shè)置在所述復(fù)位開關(guān)與所述檢測裝置的輸入端之間。
6.如權(quán)利要求1所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，所述儲能濾波單元設(shè)置在所述電弧檢測單元與所述負(fù)載之間。
7.如權(quán)利要求2所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，所述儲能濾波單元包括兩個電感元件和一個電容元件，其中，所述兩個電感元件分別設(shè)置在所述零線和所述火線上，并且所述電容元件并聯(lián)連接在所述零線和所述火線之間。
8.如權(quán)利要求1所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，所述電弧檢測單元包括至少一個電弧檢測環(huán)，其中，當(dāng)所述電弧檢測環(huán)中的電流至少為IA時，其能夠輸出至少0.5V的電壓。
9.如權(quán)利要求4所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，還包括: 電弧故障驅(qū)動單元，其包含至少一個螺線管，與所述電弧處理單元電連接，用于基于所述第二信號產(chǎn)生用于控制所述開關(guān)單元的信號。
10.如權(quán)利要求4所述的電弧故障檢測裝置，其特征在于，還包括: 模擬電弧試驗(yàn)單元，其輸出端電連接至所述電弧處理單元，用于產(chǎn)生模擬電弧信號，從而使得所述開關(guān)單元根據(jù)所述模擬電弧信號斷開所述供電通路的復(fù)位開關(guān)；和/或 電弧讀出單元，設(shè)置在所述電弧檢測單元與所述電弧處理單元之間，用于讀取所述第一信號中的電弧信號，并將所述電弧信號發(fā)送至所述電弧處理單元，使得所述電弧處理單元產(chǎn)生所述第二信號。
【文檔編號】G01R31/08GK204101674SQ201420317592
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】李成力 申請人:益而益(集團(tuán))有限公司