串联故障电弧检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用电安全保护技术领域，具体而言，涉及一种串联故障电弧检测电路。
【背景技术】
[0002] 串联故障电弧检测电路对于信号的处理过程一般如下：
[0003] 在检测故障电弧时，电流互感器二次侧感应输出对应电流，将电流信号通过半波 或桥式整流送给信号处理电路，或者抬高输出信号送给AD转换模块处理。
[0004] 现行电路的缺点如下：
[0005] 若采用半波整流，只采样半个周期的信号，有效信号减半，从而导致保护时间长且 容易误动作。在功率负载或者纯阻性负载的电弧故障时，高频信号幅值较低，由于二极管压 降的影响，部分信号不能通过，增加了对互感器的要求，同时会导致小功率负载或纯阻性负 载拉弧检测不到。
[0006] 若采用桥式整流，此时信号回路有两个二极管的压降，在小功率负载或者纯阻性 负载的电弧故障时，高频信号幅值较低，部分信号无法通过整流桥，从而增加了对互感器的 要求，同时会导致此类负载的故障电弧检测不到。
[0007] 若采用抬高信号的处理电路，抬高后的信号必须送到AD转换模块。由于信号频率 较高，对AD转换模块及控制芯片的要求较高，成本相对较高。
[0008] 因此，现有的串联故障电弧检测电路，对于元器件的要求较高，微弱信号难以全波 通过，电路复杂度高，成本也较高。
【发明内容】
[0009] 本发明实施例中提供一种串联故障电弧检测电路，能够降低串联故障电弧检测电 路的复杂度，使微弱信号可以全波通过整流电路，降低电路的实现成本。
[0010] 为实现上述目的，本发明实施例提供一种串联故障电弧检测电路，包括：信号采样 电路，用于对火线电流进行采样，并输出第一信号；精密全波整流电路，连接至信号采样电 路的输出端，对信号采样电路输出的第一信号进行整流放大，并输出第二信号；比较电路， 连接至精密全波整流电路的输出端，与精密全波整流电路输出的信号进行比较，并输出比 较结果。
[0011] 作为优选，信号采样电路包括：电流互感器，对火线电流进行采样；第一电阻，设 置在电流互感器的二次侧，并将电流互感器的二次侧输出电流转换为电压信号；高通电路， 连接在第一电阻的输出端，对电压信号进行滤波后输出高频信号。
[0012] 作为优选，高通电路包括第一电容和第二电阻，第二电阻和第一电阻并联，第一电 容串联在第一电阻和第二电阻之间。
[0013] 作为优选，第二电阻与第一电容连接的第一端连接有第一二极管，第一二极管的 输出端连接至第一电压，第二电阻的第二端接地。
[0014] 作为优选，电流互感器为工频电流互感器或高频电流互感器。
[0015] 作为优选，精密全波整流电路包括第一集成运放器和第二集成运放器，第一集成 运放器的负极连接至信号采样电路的输出端，第一集成运放器的输出端连接至第二集成运 放器的负极，第一集成运放器和第二集成运放器的正极接地，信号采样电路的输出端与第 一集成运放器的负极之间的电路上设置有第三电阻，信号采样电路的输出端与第二集成运 放器的负极之间的电路上设置有第五电阻，第一集成运放器的输出端和第二集成运放器的 负极之间的电路上设置有第六电阻，第三电阻和第六电阻之间的电路上设置有第四电阻， 第二集成运放器的负极和第二集成运放器的输出端之间的电路上设置有第七电阻，第六电 阻和第一集成运放器的输出端之间设置有第三二极管，第三二极管的输出端连接至第一集 成运放器的输出端，第三二极管的输出端与第一集成运放器的负极之间的电路上设置有第 二二极管，第二二极管的输出端连接至第一集成运放器的负极。
[0016] 作为优选，第三电阻阻值为R3,第四电阻阻值为R4,第五电阻阻值为R5,第六电阻 阻值为 R6,其中 R3 = R4 = R6, R5 = 2R6。
[0017] 作为优选，第二集成运放器的输出端通过第二电容接地。
[0018] 作为优选，比较电路包括比较器，比较器的同相输入端连接至精密全波整流电路 的输出端，比较器的反相输入端连接至比较电压。
[0019] 作为优选，比较电压可调。
[0020] 作为优选，比较电压包括调节电阻，调节电阻的第一端连接至第二电压，调节电阻 的第二端接地，比较器的反向接入端连接至调节电阻的调节部。
[0021] 作为优选，比较电路还包括设置在比较器上的驱动电压和上拉电阻。
[0022] 应用本发明的技术方案，串联故障电弧检测电路包括：信号采样电路，用于对火线 电流进行采样，并输出第一信号；精密全波整流电路，连接至信号采样电路的输出端，对信 号采样电路输出的第一信号进行整流放大，并输出第二信号；比较电路，连接至精密全波整 流电路的输出端，与精密全波整流电路输出的信号进行比较，并输出比较结果。本发明通过 对火线电流进行采样，并将采样信号输出值精密全波整流电路，通过精密全波整流电路进 行整流，可以放大电路，使微弱的故障电弧信号也能完整地通过整流电路，保证采样信号的 完整性，同时可以降低串联故障电弧检测电路的复杂度，降低对电流互感器的要求，降低电 路的实现成本和实现难度。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例的串联故障电弧检测电路的结构图。
[0024] 附图标记说明：1、信号采样电路；2、精密全波整流电路；3、比较电路。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限 定。
[0026] 参见图1所示，根据本发明的实施例，串联故障电弧检测电路包括信号采样电路 1、精密全波整流电路2和比较电路3,信号采样电路1用于对火线电流进行采样，并输出第 一信号；精密全波整流电路2,连接至信号采样电路1的输出端，对信号采样电路1输出的 第一信号进行整流放大，并输出第二信号；比较电路3,连接至精密全波整流电路2的输出 端，与精密全波整流电路2输出的信号进行比较，并输出比较结果。
[0027] 此处的第一信号例如为高频信号。
[0028] 本发明通过对火线电流进行采样，并将采样信号输出值精密全波整流电路，通过 精密全波整流电路进行整流，可以放大电路，使微弱的故障电弧信号也能完整地通过整流 电路，保证采样信号的完整性，同时可以降低串联故障电弧检测电路的复杂度，降低对电流 互感器的要求，降低电路的实现成本和实现难度。
[0029]由于本发明中采用精密全波整流电路来对信号采样电路1输出的信号进行整流 放大，可以通过精密全波整流电路使得微弱信号在整流放大后可以全波通过，避免了现有 技术中采用半波或桥式整流后低幅值的信号无法通过的问题，降低了对互感器的要求，也 保证了整流后信号的完整性，提高了串联故障电弧检测电路的工作性能。
[0030] 信号采样电路1包括电流互感器、第一电阻Rl和高通电路，电流互感器与火线电 流形成互感，从而对火线电流进行采样，并输出采样电流至第一电阻Rl ;第一电阻Rl设置 在电流互感器的二次侧，并将电流互感器的二次侧输出电流转换为电压信号，该第一电阻 Rl为与电流互感器相匹配的电阻。高通电路连接在第一电阻Rl的输出端，对电压信号进行 滤波后输出高频信号。高通电路可以对第一电阻Rl输出的电压信号进行高频滤波，避免信 号中的谐波干扰，提高电压信号输出的纯净度。
[0031] 在本实施例中，高通电路包括第一电容Cl和第二电阻R2，第二电阻R2和第一电阻 Rl并联，第一电容Cl串联在第一电阻Rl和第二电阻R2之间。第一电容Cl和第二电阻R2 相互配合，对第一电阻Rl输出的电压信号进行滤波，然后输出过滤后的高频电压信号。通 过采用第一电容Cl和第二电阻R2所组成的高通电路，结构简单，成本较低，实现方便。当 然，通过其他元器件组合而成的高通电路，只要能够对第一电阻Rl输出的电压信号进行 尚频滤波，都是可以的。
[0032] 优选地，第二电阻R2与第一电容Cl连接的第一端连接有第一二极管Dl，第一二 极管Dl的输出端连接至第一电压，第二电阻R2的第二端接地。第一电压的电压值例如为 5V。此处设置第一二极管D1，并将第一二极管Dl的通过电压上拉至+5V，能够对信号采样 电路1的输出电压进行控制，可以起到信号限幅，以及保护精密全波整流电路2的作用。
[0033] 电流互感器为工频电流互感器或高频电流互感器。
[0034] 精密全波整流电路2包括第一集成运放器和第二集成运放器，第一集成运放器的 负极连接至信号采样电路1的输出端，第一集成运放器的输出端连接至第二集成运放器的 负极，第一集成运放器和第二集成运放器的正极接地，信号采样电路1的输出端与第一集 成运放器的负极之间的电路上设置有第三电阻R3,信号采样电路1的输出端与第二集成运 放器的负极之间的电路上设置有第五电阻R5,第一