串联故障电弧检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力检测技术，具体涉及一种串联故障电弧检测电路。
【背景技术】
[0002]电弧是指电通过绝缘介质产生的发光放电现象。电弧的特点是温度很高，电流很小，持续时间短，一旦出现击穿点则会频繁出现。电弧放电时，会产生大量的热，能引燃周围的易燃易爆品，造成火灾甚至爆炸。由于交流电广泛应用于各类电气设备，因此，交流电弧对于电器安全具有较大威胁。
[0003]在电器中，需要通过故障电弧检测来防止电器电源线接触不良、线路老化打火等电源故障，避免因发生线路打火引起的电气火灾。
[0004]串联故障电弧是指在同一电线上发生的电弧放电故障，其可以通过监控电源电流来进行检测。现有的串联故障电弧检测技术通常都是对电源线路的电流进行检测来实现。串联故障电弧产生的高频分量幅值较低，在供电线路距离较远或者电磁干扰严重的环境中(如回路中有高频开关电源)容易受到干扰。无噪声抑制的检测电路在此类情况下容易误判干扰噪声为故障电弧信号，从而导致误动作。
[0005]为了避开干扰信号引起的误动作，现行电路通常将检测阀值定的很高，这样就导致了在负载电流较小时(如:负载处于待机状态)，其发生串联故障电弧无法检测到或者只在剧烈拉弧时才能检测到。无法准确判断小电流负载串联电弧故障。
【实用新型内容】
[0006]有鉴于此，本实用新型提供一种串联故障电弧检测电路，以提尚串联故障电弧检测的准确性，减少保护装置的误动作及拒动作情况，进而提高故障电弧保护装置的可靠性，实现其在远距离或电磁干扰严重的环境中稳定工作。
[0007 ]所述串联故障电弧检测电路包括:
[0008]电流采样电路，设置于被检测线路的火线上，用于输出表征火线电流高频分量的电流检测信号；
[0009]噪声抑制放大电路，用于对所述电流检测信号进行去噪和放大获得交流高频信号；
[0010]整流电路，用于将交流高频信号转换为直流高频信号；
[0011]比较电路，用于比较所述直流高频信号的幅值与预定电压阈值，输出故障电弧提示信号；以及
[0012]控制电路，用于根据所述故障电弧提示信号输出保护信号。
[0013]优选地，所述控制电路在预定数量周期内检测到故障电弧提示信号的数量满足预定条件时输出所述保护信号。
[0014]优选地，所述电流采样电路包括:
[0015]电流互感器，设置于被检测线路的火线上；
[0016]第一电阻，连接在电流互感器的二次侧；以及
[0017]高通滤波电路，连接在电流互感器的二次侧，用于输出表征火线电流高频分量的电流检测信号。
[0018]优选地，所述高通滤波电路包括第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第三电容；
[0019]其中，第一电容、第二电容和第三电容顺序串联在电流互感器的二次侧的第一端和高通滤波电路的输出端之间；第二电阻连接在第一电容和第二电容的公共端和电流互感器的二次侧的第二端之间，第三电阻连接在第二电容和第三电容的公共端和电流互感器的二次侧的第二端之间。
[0020]优选地，所述电流采样电路还包括:
[0021]第一二极管，连接在上拉电压端和所述电流互感器的二次侧的第一端之间。
[0022]优选地，所述噪声抑制放大电路包括:
[0023]差分共源电路，与电流采样电路连接，用于输出低噪声的共模电流检测信号；
[0024]信号放大电路，与差分共源电路连接，用于放大共模电流检测信号。
[0025]优选地，所述差分共源电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第四至第九电阻、第四至第六电容以及可调电阻；
[0026]其中，第一场效应晶体管的栅极与电流采样电路连接，漏极与第三晶体管的发射极连接，源极与第五晶体管的集电极连接;第二场效应晶体管的栅极与参考电压端连接，漏极与第四晶体管的发射极连接，源极与第五晶体管的集电极连接;第三晶体管和第四晶体管的基极与可调电阻的可调电压端连接；
[0027]第六电阻和第四电容串联连接在上拉电压端和接地端之间；第四电阻连接在第三晶体管的集电极与第六电阻和第四电容的公共端之间，第五电阻连接在第六电阻和第四电容的公共端和第四晶体管的集电极之间；
[0028]可调电阻连接在上拉电压端和接地端之间，第五电容连接在可调电阻的可调电压端和接地端之间；
[0029]第六电容和第八电阻并联连接在第五晶体管的基极和下拉电压端之间；第七电阻连接在第五晶体管的基极和接地端之间；第九电阻连接在第五晶体管的发射极和下拉电压端之间；
[0030]第三晶体管和第四晶体管的集电极与信号放大电路连接，输出共模电流检测信号。
[0031 ]优选地，第一场效应晶体管和第二场效应晶体管为结型场效应晶体管。
[0032]优选地，所述信号放大电路包括第一运算放大器、第七至第十电容、第十电阻；
[0033]其中，第十电阻连接在第一运算放大器的输出端和电流采样电路的输出端之间；第七电容和第八电容并联连接在上拉电压端和接地端之间；第九电容和第十电容并联连接在下拉电压端和接地端之间；第一运算放大器的输入端与差分共源电路的输出端连接，输入共模电流检测信号。
[0034]优选地，所述整流电路包括第二运算放大器、第三运算放大器、第二至第五二极管、第i 至第十五电阻；
[0035]其中，第十一电阻连接在噪声抑制放大电路的输出端和第二运算放大器的反相输入端之间，第十二电阻连接在第二运算放大器的反相输入端和整流电路的输出端之间，第十三电阻连接在第二运算放大器的同相输入端和接地端之间，第二二极管连接在第二运算放大器的反相输入端和输出端之间，第三二极管连接在第二运算放大器的输出端和整流电路的输出端之间；
[0036]第十四电阻连接在噪声抑制放大电路输出端和第三运算放大器的同相输入端之间，第十五电阻连接在第三运算放大器的反相输入端和整流电路的输出端之间，第四二极管连接在第三运算放大器的反相输入端和输出端之间，第五二极管连接在第三运算放大器的输出端和整流电路的输出端之间。
[0037]优选地，所述比较电路包括第十六至第十九电阻、第十一电容、第六二极管和比较器；
[0038]其中，第十一电容连接在整流电路的输出端和接地端之间，第十六电阻连接在整流电路的输出端和比较器的同相输入端之间，第十七电阻和第六二极管串联连接在上拉电压端和接地端之间，比较器的反相输入端与第十七电阻和第六二极管的公共端连接，第十八电阻连接在比较器的输出端和上拉电压端之间，第十九电阻连接在比较器的输出端和比较电路的输出端之间。
[0039]通过增加噪声抑制放大电路，可以有效抑制线路引入的噪声，同时可以兼顾电路的增益，提高串联故障电弧检测的准确性，减少保护装置的误动作及拒动作情况，进而提高故障电弧保护装置的可靠性，实现其在远距离或电磁干扰严重的环境中稳定工作。
【附图说明】
[0040]通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0041]图1是本实用新型实施例的串联故障电弧检测电路的示意图；
[0042]图2是本实用新型实施例的串联故障电弧检测电路的电路图。
【具体实施方式】
[0043]以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0044]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0045]同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0046]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0047]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0048]图1是本实用新型实施例的串联故障电弧检测电路的示意图。