本實(shí)用新型涉及的是一種故障電弧檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及電氣化程度不斷提高，用電量也在不斷的增加。電氣火災(zāi)事件的發(fā)生越來越頻繁，給人身及財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。電弧故障是近些年被意識到的一種導(dǎo)致電氣火災(zāi)的原因，在發(fā)生故障電弧時(shí)，故障點(diǎn)具有很高的溫度，能夠迅速引燃周圍的可燃物。

故障電弧可分為兩大類，一是串聯(lián)電弧，二是并聯(lián)電弧。串聯(lián)電弧發(fā)生時(shí)，具有較小的電流，一般低于額定工作電流。并聯(lián)電弧發(fā)生時(shí)，由于受線路阻抗和電弧阻抗的影響，其電流大小小于短路電流。因此，傳統(tǒng)的保護(hù)裝置不能有效預(yù)防故障電弧引起的電氣火災(zāi)。因此，開發(fā)一種預(yù)防電弧故障引發(fā)火災(zāi)的裝置尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中，一種方法是通過對電流波形信號進(jìn)行采集，利用小波變換分解信號的離散小波系數(shù)，計(jì)算小波系數(shù)的和，并與閾值進(jìn)行比較，如果大于閾值，則判定為并聯(lián)電弧。但是，配電系統(tǒng)電源以及負(fù)載正常工作時(shí)本身具有較大諧波含量，在進(jìn)行故障識別時(shí)，閾值難于選取，并且，計(jì)算過程較為復(fù)雜，成本高。

現(xiàn)有技術(shù)中，另一種方法是利用電流波形的特征進(jìn)行識別，如電流的過零點(diǎn)長度，電流周波有效值變化等。但是，由于負(fù)載的多樣性，不同負(fù)載的電流波形差異較大，并且某些特征與正常工作負(fù)載類似，因此，在靈敏度和誤動作上具有一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述不足，有效避免由于串?dāng)_等引起的故障電弧的誤判，本實(shí)用新型提出一種故障電弧檢測裝置，其包括二總線電路、羅氏線圈、采樣電阻、信號處理電路、測試電路、微處理器、聲光報(bào)警電路和按鍵；其中二總線電路為所述裝置提供供電電源，羅氏線圈檢測被保護(hù)線路的電流信號，并通過采樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，信號處理電路從所述電壓信號分離出高頻信號和工頻信號，最后輸出高頻信號的包絡(luò)線和工頻電流波形至微處理器，通過微處理器處理進(jìn)行故障電弧識別。當(dāng)微處理器判斷為故障電弧時(shí)，則聲光報(bào)警電路產(chǎn)生聲光報(bào)警，并將報(bào)警狀態(tài)通過二總線電路上傳，并且按鍵和微處理器連接，測試電路連接在羅氏線圈和微處理器之間。

本實(shí)用新型的有益效果是能夠有效避免由于串?dāng)_等引起的故障電弧的誤判。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例故障電弧檢測裝置硬件電路系統(tǒng)示意圖。

圖2為正常工作時(shí)的波形分離得到的高頻信號波形。

圖3為正常工作時(shí)的波形分離得到的工頻電流波形。

圖4為發(fā)生電弧時(shí)的波形信號分離得到的高頻信號波形。

圖5為發(fā)生電弧時(shí)的波形信號分離得到的工頻電流波形。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型提供的實(shí)施例。

一種低壓電弧故障檢測裝置，包括二總線電路、羅氏線圈、采樣電阻、信號處理電路、測試電路、微處理器、聲光報(bào)警電路和按鍵，其中二總線電路可以是POWERBUS二總線電路。

POWERBUS二總線電路包括了通訊電路以及DC-DC電路。通訊電路用于提取POWERBUS二總線中的通訊信號，轉(zhuǎn)換為RS232接口信號并與微處理器的串行口相接，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與檢測裝置的通訊。POWERBUS二總線的電壓為36V，通過DC-DC轉(zhuǎn)換成3.3V為微處理器及運(yùn)放等集成電路供電。

羅氏線圈檢測被保護(hù)線路的電流信號，并通過采樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。通過信號處理電路分離出高頻信號和工頻（50Hz）信號，最后輸出高頻信號的包絡(luò)線和工頻(50Hz)電流波形。其中信號處理電路包括高通濾波電路、高頻運(yùn)算放大電路、檢波電路、低通濾波電路、和差分運(yùn)算放大電路，其中高通濾波電路和低通濾波電路與所述羅氏線圈輸出端連接，差分運(yùn)算放大電路和低通濾波電路輸出端連接，高頻運(yùn)算放大電路輸入端和高通濾波電路輸出端連接，高頻運(yùn)算放大電路輸出端和檢波電路輸入端連接。

信號處理電路輸出的高頻信號的包絡(luò)線和工頻電流波形，通過微處理器處理進(jìn)行故障電弧識別。進(jìn)一步，為了避免發(fā)生不必要的誤判，當(dāng)判斷為故障電弧時(shí)，確認(rèn)工頻電流發(fā)生變化的時(shí)間是否與高頻信號發(fā)生的時(shí)間一致。若一致，則聲光報(bào)警電路將產(chǎn)生聲光報(bào)警，并將報(bào)警狀態(tài)通過POWERBUS二總線電路上傳。

故障電弧探測器含有復(fù)位、消音和測試按鍵，其中復(fù)位按鍵用于在報(bào)警后消除報(bào)警狀態(tài)。消音按鍵用于故障電弧發(fā)生時(shí)，關(guān)閉聲音報(bào)警，保存光報(bào)警。測試按鍵，用于發(fā)出模擬電弧故障信號，該信號通過測試電路耦合到羅氏線圈，并經(jīng)過所述的信號處理電路，最終輸入至微處理器采集端口，微處理器采集到模擬電弧故障信號，能夠進(jìn)行故障報(bào)警，則表明該探測器正常。該功能用于在安裝時(shí)或者定期測試故障電弧探測器是否正常運(yùn)行。

以下以阻性負(fù)載舉例說明，正常工作和發(fā)生故障電弧時(shí)的電流波形和對應(yīng)的高頻信號。圖2和圖3分別為阻性負(fù)載正常工作時(shí)，通過分離羅氏線圈輸出信號得到的工頻電流波形和高頻信號。從圖中可以看出，阻性負(fù)載在正常工作時(shí)，電流波形信號為正弦波波形，沒有明顯的高頻信號。

圖4和圖5分別為阻性負(fù)載發(fā)生電弧時(shí)，分離羅氏線圈輸出信號得到的高頻信號和工頻電流波形。從圖中可以看出，在發(fā)生電弧時(shí)，有明顯的高頻信號，并且高頻信號的輪廓為馬鞍型。同時(shí)，高頻信號的分布與電流的周期性一致。高頻在電流過零點(diǎn)附近最大，隨著電流逐漸上升高頻幅值減小。當(dāng)電流幅值下降時(shí)，高頻信號幅值逐漸上升，至電流過零點(diǎn)達(dá)到最大值。因此，高頻信號作為判別故障電弧的一個(gè)主要依據(jù)，將高頻信號的馬鞍形分布的高頻信號作為故障電弧識別的主要特征。

以上實(shí)施例是本實(shí)用新型較優(yōu)選具體實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。