一种故障电弧检测装置的制作方法

文档序号:12562515阅读:434来源:国知局
一种故障电弧检测装置的制作方法

本实用新型涉及的是一种故障电弧检测装置。



背景技术:

随着社会经济的飞速发展以及电气化程度不断提高,用电量也在不断的增加。电气火灾事件的发生越来越频繁,给人身及财产造成巨大的损失。电弧故障是近些年被意识到的一种导致电气火灾的原因,在发生故障电弧时,故障点具有很高的温度,能够迅速引燃周围的可燃物。

故障电弧可分为两大类,一是串联电弧,二是并联电弧。串联电弧发生时,具有较小的电流,一般低于额定工作电流。并联电弧发生时,由于受线路阻抗和电弧阻抗的影响,其电流大小小于短路电流。因此,传统的保护装置不能有效预防故障电弧引起的电气火灾。因此,开发一种预防电弧故障引发火灾的装置尤为重要。

现有技术中,一种方法是通过对电流波形信号进行采集,利用小波变换分解信号的离散小波系数,计算小波系数的和,并与阈值进行比较,如果大于阈值,则判定为并联电弧。但是,配电系统电源以及负载正常工作时本身具有较大谐波含量,在进行故障识别时,阈值难于选取,并且,计算过程较为复杂,成本高。

现有技术中,另一种方法是利用电流波形的特征进行识别,如电流的过零点长度,电流周波有效值变化等。但是,由于负载的多样性,不同负载的电流波形差异较大,并且某些特征与正常工作负载类似,因此,在灵敏度和误动作上具有一定的局限性。



技术实现要素:

为克服上述不足,有效避免由于串扰等引起的故障电弧的误判,本实用新型提出一种故障电弧检测装置,其包括二总线电路、罗氏线圈、采样电阻、信号处理电路、测试电路、微处理器、声光报警电路和按键;其中二总线电路为所述装置提供供电电源,罗氏线圈检测被保护线路的电流信号,并通过采样电阻将电流信号转换为电压信号,信号处理电路从所述电压信号分离出高频信号和工频信号,最后输出高频信号的包络线和工频电流波形至微处理器,通过微处理器处理进行故障电弧识别。当微处理器判断为故障电弧时,则声光报警电路产生声光报警,并将报警状态通过二总线电路上传,并且按键和微处理器连接,测试电路连接在罗氏线圈和微处理器之间。

本实用新型的有益效果是能够有效避免由于串扰等引起的故障电弧的误判。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例故障电弧检测装置硬件电路系统示意图。

图2为正常工作时的波形分离得到的高频信号波形。

图3为正常工作时的波形分离得到的工频电流波形。

图4为发生电弧时的波形信号分离得到的高频信号波形。

图5为发生电弧时的波形信号分离得到的工频电流波形。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案,下面结合附图详细描述本实用新型提供的实施例。

一种低压电弧故障检测装置,包括二总线电路、罗氏线圈、采样电阻、信号处理电路、测试电路、微处理器、声光报警电路和按键,其中二总线电路可以是POWERBUS二总线电路。

POWERBUS二总线电路包括了通讯电路以及DC-DC电路。通讯电路用于提取POWERBUS二总线中的通讯信号,转换为RS232接口信号并与微处理器的串行口相接,实现主机与检测装置的通讯。POWERBUS二总线的电压为36V,通过DC-DC转换成3.3V为微处理器及运放等集成电路供电。

罗氏线圈检测被保护线路的电流信号,并通过采样电阻将电流信号转换为电压信号。通过信号处理电路分离出高频信号和工频(50Hz)信号,最后输出高频信号的包络线和工频(50Hz)电流波形。其中信号处理电路包括高通滤波电路、高频运算放大电路、检波电路、低通滤波电路、和差分运算放大电路,其中高通滤波电路和低通滤波电路与所述罗氏线圈输出端连接,差分运算放大电路和低通滤波电路输出端连接,高频运算放大电路输入端和高通滤波电路输出端连接,高频运算放大电路输出端和检波电路输入端连接。

信号处理电路输出的高频信号的包络线和工频电流波形,通过微处理器处理进行故障电弧识别。进一步,为了避免发生不必要的误判,当判断为故障电弧时,确认工频电流发生变化的时间是否与高频信号发生的时间一致。若一致,则声光报警电路将产生声光报警,并将报警状态通过POWERBUS二总线电路上传。

故障电弧探测器含有复位、消音和测试按键,其中复位按键用于在报警后消除报警状态。消音按键用于故障电弧发生时,关闭声音报警,保存光报警。测试按键,用于发出模拟电弧故障信号,该信号通过测试电路耦合到罗氏线圈,并经过所述的信号处理电路,最终输入至微处理器采集端口,微处理器采集到模拟电弧故障信号,能够进行故障报警,则表明该探测器正常。该功能用于在安装时或者定期测试故障电弧探测器是否正常运行。

以下以阻性负载举例说明,正常工作和发生故障电弧时的电流波形和对应的高频信号。图2和图3分别为阻性负载正常工作时,通过分离罗氏线圈输出信号得到的工频电流波形和高频信号。从图中可以看出,阻性负载在正常工作时,电流波形信号为正弦波波形,没有明显的高频信号。

图4和图5分别为阻性负载发生电弧时,分离罗氏线圈输出信号得到的高频信号和工频电流波形。从图中可以看出,在发生电弧时,有明显的高频信号,并且高频信号的轮廓为马鞍型。同时,高频信号的分布与电流的周期性一致。高频在电流过零点附近最大,随着电流逐渐上升高频幅值减小。当电流幅值下降时,高频信号幅值逐渐上升,至电流过零点达到最大值。因此,高频信号作为判别故障电弧的一个主要依据,将高频信号的马鞍形分布的高频信号作为故障电弧识别的主要特征。

以上实施例是本实用新型较优选具体实施方式的一种,本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本实用新型的保护范围内。

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