本申请涉及电器设备领域，尤其涉及一种电气保护装置及电器设备。
背景技术：
根据国标要求，电器设备(如空调、冰箱、洗衣机等)需强制性接地。当电器设备产品的绝缘损坏时，金属外壳可能带电，一旦人体接触金属外壳，人体会在金属外壳和大地构成回路，即有电流流过人体。如果通过合理接地，因为设备接地电阻通常小于0.1Ω非常的小，大部分电流被接地电阻旁路，避免大电流经人体而导致电击伤害。
但目前供电电网其地线的接地电阻不理想，造成电气故障如漏电时地线有电流流过时存在电势差，泄漏的电流仍对人体可能造成伤害或安全隐患。当电器设备外部电源漏电到电器设备的接地外壳或接地线上时，通过电器地线流向电网的中性点，此时电器设备上即使有电气保护开关如漏电保护开关，但未造成零线、火线电流不平衡，此时电路上的漏电保护开关不会引起跳闸。人接触电器设备的金属外壳，就很容易造成触电伤害。此外，部分农村地区其住宅电网未接地，致使电器设备接地无效，如果人触及强电漏电的外壳，则必然造成触电伤害。
目前的零火线电气保护电路通常仅在检测到零线、火线、地线发生电气故障(包括漏电、电弧故障、过流、电气连接不良、线路老化、绝缘破坏、地线带电、接地无效等)时，采取切断电源的应对措施，而没有进一步的处理，导致事故解决不够及时有效。
因此，如何进一步提高电器设备的安全性，及时有效处理电气故障事故，仍然是本技术领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请提出一种用于电器设备的电气保护装置及电器设备，其在检测到电线、零线、火线的电气故障时，不仅控制切断供电电源，还对故障信息做处理，使得故障解决更加及时有效。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于电器设备的电气保护装置，其特征在于，包括电气故障检测单元、控制单元、电气保护单元、故障信息处理单元，其中：
所述电气故障检测单元检测地线、零线、和/或火线是否出现电气故障；
当所述电气故障检测单元检测到出现电气故障时，所述控制单元控制所述电气保护单元关断供电电源、并控制所述故障信息处理单元对故障信息进行处理。
进一步地，所述电气故障检测单元包括地线故障检测电路和/或零火线故障检测电路；
所述地线故障检测电路连接在地线和零线之间，用于检测地线是否出现电气故障；
所述零火线故障检测电路连接在零线和火线之间，用于检测零线和/或火线上是否出现电气故障。
进一步地，当所述零火线故障检测电路检测到有零火线出现电气故障且所述地线故障检测电路未检测到地线出现电气故障时，所述控制单元控制所述电气保护单元切断零和火线，不切断地线；
和/或，
当所述地线故障检测电路检测到地线出现电气故障时，所述控制单元控制所述出现电气故障电气保护单元切断零线、火线和地线。
进一步地，所述故障信息处理单元包括：
故障信息采集模块，其采集电气故障信息；
和/或，
故障上报模块，其将电气故障信息上报至云端；
和/或，
辅助供电模块，其在电器设备掉电后，维持所述故障处理单元的供电；
和/或，
存储模块，其存储电气故障信息；
和/或，
报警模块，包括语音子模块和/或显示子模块，用于以语音播放和/或可视化显示来提醒电气故障。
进一步地，所述故障上报单元包括：
网络连接子模块，其用于连接到网络以上报电气故障信息；
和/或，
数据接收子模块，从云端接收指导信息，以指示用户应对电气故障的办法；
和/或，
向维护人员、用户、消防、供电局发送电气故障通知，或指示所述云端向维护人员、用户、消防、供电局发送电气故障通知。
进一步地，所述故障处理单元具有金属外壳。
进一步地，所述地线故障检测电路包括：
光电耦合器，所述光电耦合器的第一输入端通过第一电阻连接至地线，所述光电耦合器的第二输入端通过第二电阻连接至零线，所述光电耦合器的第一输出端通过第三电阻连接至第一直流电源，所述光电耦合器的第二输出端通过第四电阻接地；
所述控制单元的电压信号采集端口与所述光电耦合器的第二输出端连接，当所述光电耦合器的第二输出端的电压大于阈值电压时判断为所述地线出现电气故障。
进一步地，所述零火线故障检测电路包括：
零序电流互感器，连接到所述控制单元并套设在所述火线及所述零线上，用于采集所述火线及所述零线上的第一电流信号以生成第一控制信号，
电流互感器，套设在所述火线上，用于采集所述火线的第二电流信号以生成第二控制信号，所述第二控制信号作用在所述零线上，
所述控制单元根据所述第一控制信号判断为所述零线、火线是否出现电气故障出现电气故障。
进一步地，所述电气故障包括漏电故障，电弧故障、过流故障、过压故障、欠压故障、短路故障至少之一。
根据本申请的又一个方面，还提出了一种电器设备，其特征在于，包括如前任一项所述的电气保护装置。
根据本申请提出的一种电气保护装置及电器设备，其在检测到电线、零线、火线的电气故障时，不仅控制切断供电电源，还对故障信息做处理，使得电气故障不仅得到了及时解决，更能得到有效处理，优化了电气故障解决效率。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请的一种用于电器设备的电气保护装置的一实施例的示意图。
图2示出了本申请的一种电气故障检测单元的一实施例的结构示意图。
图3示出了本申请的一种地线故障检测电路的一实施例的结构示意图。
图4示出了本申请的一种零火线故障检测电路的一实施例的结构示意图。
图5示出了本申请的一种故障信息处理单元的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1示出了本申请的一种用于电器设备的电气保护装置的一实施例的示意图。
如图所示，所述电气保护装置包括电气故障检测单元10、控制单元300、电气保护单元400、故障信息处理单元500。
图2示出了本申请的一种电气故障检测单元的一实施例的结构示意图。
如图所示电气故障检测单元10至少包括地线故障检测电路100和/或零火线故障检测电路200。
地线故障检测电路100可以连接在地线和零线之间，用于检测地线是否出现电气故障，所述地线的电气故障包括但不限于带电和/或未有效接地。
零火线故障检测电路200可以连接在零线和火线之间，用于检测零线和/或火线上是否出现电气故障。所述电气故障包括但不限于
当电气故障检测单元10检测到电气故障，例如地线故障检测电路100和/或零火线故障检测电路200检测到电气故障时，控制单元300控制电气保护单元400关断供电电源、并控制故障信息处理单元500对电气故障信息进行处理。
一实施例中，当所述零火线故障检测电路检测到有零火线出现电气故障且所述地线故障检测电路未检测到地线出现电气故障时，所述控制单元控制所述电气保护单元切断零和火线，不切断地线；当所述地线故障检测电路检测到地线出现电气故障时，所述控制单元控制所述电气保护单元切断零线、火线和地线，全面阻隔电网与负载的连接。本申请所检测的电气故障包括漏电故障，电弧故障、过流故障、过压故障、欠压故障、短路故障至少之一。
图3示出了本申请的一种地线故障检测电路的一实施例的结构示意图。
该地线故障检测电路包括光电耦合器U1。光电耦合器U1的第一输入端通过第一电阻R1连接至地线PE，光电耦合器U1的第二输入端通过第二电阻R2连接至零线N，光电耦合器U1的第一输出端通过第三电阻R3连接至第一直流电源Vcc，光电耦合器U1的第二输出端通过第四电阻R4接地。
第一电阻R1和第二电阻R2作为限流电阻，用于对光电耦合器U1进行限流保护和限压保护。光电耦合器U1将强电电路和弱电电路进行隔离，同时利用光电耦合器U1自身的电流放大作用，将地线PE的电压状况线性的转化到光电耦合器U1的第二输出端，光电耦合器U1的第二输出端的电压与地线PE的电压成线性关系。
控制单元300的电压信号采集端口与光电耦合器U1的第二输出端连接。控制单元300在其电压信号采集端口处的电压(也就是光电耦合器U1的第二输出端的电压)大于阈值电压时，生成控制信号以控制电气保护单元400切断电器设备的供电电源、并控制故障信息处理单元500对电气故障信息进行处理。实施中，控制单元300可以采用MC68HC908GT16芯片或者MC68HC908GT8芯片，不限于此。
下面对图3所示地线故障检测电路的工作过程进行说明：
若地线PE未带电，光电耦合器U1的发光器不发光，此时光电耦合器U1无输出信号。光电耦合器U1的第二输出端的电压被拉低，此时控制单元300的电压信号采集端口的电压低于阈值电压，控制单元300不作处理。
若地线PE带电，在地线PE和零线N之间存在电压差，该电压差驱动光电耦合器U1的发光器发光，此时光电耦合器U1输出电流。第三电阻R3和第四电阻R4构成第一直流电源Vcc1和接地端之间的分压电阻，当光电耦合器U1的第二输出端的电压(也就是第四电阻R4非接地端的电压)大于阈值电压时，控制单元300生成控制信号，控制电气保护单元400切断电器设备的供电电源、并控制故障信息处理单元500对电气故障信息进行处理。
在该实施例中，利用光电耦合器U1的电流放大作用，将地线PE的电压状态线性的转化到光电耦合器U1的第二输出端，光电耦合器U1的第二输出端的电压与地线的电压成线性关系，控制单元300在光电耦合器U1的第二输出端的电压大于阈值电压时输出控制信号以控制电气保护单元400切断电器设备的供电电源和控制故障信息处理单元500对电气故障信息进行处理。本申请公开的地线带电检测装置在电器设备发生电气故障但地线未有电流流过时也可以发出提示，提高了电器设备的安全性，降低了用户发生触电事故的概率。
图4示出了本申请的一种零火线故障检测电路的一实施例的结构示意图。
如图所述，零火线故障检测电路包括零火线电气保护电路210及零火线故障电弧检测电路220。
零火线故障检测电路能够有效识别故障电弧的发生，检测漏电、过流、过压、欠压、短路和及时对用电设备如电器进行保护。
零火线故障电弧检测电路220用于检测连接电器设备主板的火线的电流，当电流异常时，向零火线电气保护电路210发送控制信号。零火线电气保护电路210在控制信号的作用下，控制断开电器主板与主电源的连接。
零火线电气保护电路210包括脱扣机构M1(其可以作为电气保护单元400的一部分，也可以是单独的机构)、控制器U2(优选地，其作为电气保护单元400的一部分，以便实现整体统一控制，当然在实现形式上，可以是一体也可以是分离的方式。)及零序电流互感器CT1，脱扣机构M1用于通过火线L及零线N连接电器主板以及在电路故障时断开火线L及零线N与电器主板的连接，也就是说，在电路故障时断开主回路火线L和零线N给电气主板的电源供电。
零序电流互感器CT1用于套设在火线L及零线N上，零序电流互感器CT1用于采集火线L及零线N上的第一电流信号，并基于第一电流信号生成第一控制信号。控制器U2分别与零序电流互感器CT1及脱扣机构M1连接，控制器U2用于根据第一控制信号控制脱扣机构M1的关断。
零火线故障电弧检测电路220包括电流互感器CT2及电弧检测模块U3，电流互感器CT2与电弧检测模块U3连接。电流互感器CT2用于套设在火线L上，电流互感器CT2用于采集火线L的第二电流信号，电弧检测模块U3用于根据第二电流信号生成第二控制信号，电弧检测模块U3还用于将第二控制信号作用在零线N上，以控制脱扣机构M1的关断。
上述零火线故障检测电路，通过电流互感器CT2采集火线L的第二电流信号，当电弧检测模块U2检测第二电流信号为异常时，产生第二控制信号并作用在零线N，以使得火线L及零线N的电流矢量和不平衡，产生第一电流信号，零序电流互感器CT1采集该第一电流信号并生成第一控制信号，控制器U1在该第一控制信号达到故障电弧阈值时，控制脱扣机构M1的动作断开，切断电器设备主板与火线L及零线N的连接，提高了检测零火线电气故障的效率，从而在发生电气故障时及时切断电路，有效地消除故障电弧的影响，提高了电器设备使用的安全性。
一实施例中，例如，零火线电气保护电路具有脱扣机构，例如，零火线电气保护电路的脱扣机构设置在电器设备如空调的外部。例如，设计成插座形式、插头形式、空气断路器形式等。电弧故障检测装置设置在电器设备如空调的内部与电器设备的主控集成在同一块控制板上，也可以与脱扣装置集成设置在电器设备如空调的外部。脱扣装置包括但不限于以下形式：继电器、电磁式脱扣装置、电磁式脱扣装置与断路器连用等方式。
例如，将把电弧检测模块U2和空调或电器的主控板设计在一起，形成一块PCB板，也可以把电弧检测模块U2直接做成一个检测器件安装在空调的电器盒中，然后通过某种通信方式进行控制。例如，串口通信等。需要说明的是，本实施例的电路故障的检测控制装置可采用独立供电和外部供电两种方式。例如，采用独立供电时，电弧检测模块U2包括开关电源及电压转换电路，所述测试电路的电源端与所述开关电源的输出端连接，所述开关电源用于向所述测试电路供电。所述测试电路的输出端与所述A/D数据转换电路的输入端连接，用于模拟故障电弧，以使电弧检测微处理器控制继电器动作闭合。
正常工作时，穿过零序电流互感器主电路的漏电电流为零，当被保护电路或电器设备由于漏电或人体触电时，漏电电流会通过电器设备外壳、大地或人体泄漏出去，此时零序电流互感器一次线圈出现漏电电流，零序电流互感器二次线圈产生感应电压，当漏电电流达到设定的动作电流值时，晶闸管触发并通过脱扣线圈使脱扣机构动作断开，脱扣装置直接与电器设备供电电源连接，切断主电源。脱扣装置包括但不限于以下形式：继电器、电磁式脱扣装置、电磁式脱扣装置与断路器连用等方式。
电气保护装置的试验电路中引出一组控制信号用的通信线。例如，该通信线是与试验按钮连接的线。例如，该信号线与故障电弧检测装置的通信线进行连接，连接方式可以采用快速连接、插片连接、连接器连接、螺钉连接等导线连接方式，也可以采用无线通信的方式与电弧检测装置进行通讯，如蓝牙、wifi、zigbee、RS485等等方式。
电器设备的火线穿过电流互感器，例如，空调的火线从电流互感器中穿过，以实时采集电流并快速分析主电路上产生的电弧数据。例如，电器设备主控中集成电弧检测模块。例如，通过电流互感器检测电流，检测模块中内置电弧检测专用芯片内置算法，根据发生异常情况下电流发生的特定波形特征等判断电弧异常情况；当电器设备发生打火或电弧放电时，快速判断当前电路上产生的电弧是否为异常电弧。电气保护装置的控制信号线和电弧检测模块通信通过线缆进行连接，该线可与主机供电零火线做成一体，同时可进行供电和信号通信。例如，做成一体是指该控制信号线可与主机供电的零、火线在一条电缆内。
电气保护装置的试验电路中引出的控制信号通过线缆(或无线通信的方式)与故障电弧检测模块通讯，故障电弧检测装置电路中内置继电器(或固态继电器或磁保持继电器)，且连接零线通过继电器(或固态继电器或磁保持继电器)触点闭/断形成回路。当电弧检测模块分析具有异常电弧出现时，故障检测装置控制端给信号给继电器(或固态继电器或磁保持继电器)，控制继电器触点吸合，此回路零线通过电气保护装置的零序电流互感器(火线未通过零序电流互感器)电气保护装置起保护，脱扣机构脱扣，切断主电路供电。家用电器等设备的动作电流应不大于30mA，因此I1-max所对应的量化电流为30mA。
图5示出了本申请的一种故障信息处理单元的一实施例的结构示意图。
如图所述，故障信息处理单元500可以包括故障信息采集模块501、故障上报模块502、辅助供电模块503、存储模块504和报警模块505中一个或者多个(图中虽然全部示出，但不限于此，本领域技术人员可以根据需要取舍，仅配置这些模块中的1个或者多个)。在发生故障时，控制单元300发出控制信号，以触发故障信息处理单元500执行故障信息的采集、上报、辅助供电、存储、报警等一个或多个处理。
故障信息采集模块501用于采集电气故障信息；故障上报模块502将电气故障信息上报至云端；辅助供电模块503在电器设备掉电后，用以维持故障处理单元500的供电；存储模块504存储电气故障信息；报警模块505语音子模块和/或显示子模块，用于以语音播放和/或可视化显示来提醒电气故障。
采集的电气故障包括漏电故障，电弧故障、过流故障、过压故障、欠压故障、短路故障至少之一。电气故障信息包括实时电参数、故障数据以及电器设备本身信息中一个或多个。实时电参数包括电流、电压、电弧等，其由电流、电压、电弧等一个或多个，采集模块例如以一定的周期实时检测电器设备主回路中的电参数数据。故障数据例如包括故障代码，电器设备主控实时监控各负载是否异常，如果异常则输出故障代码给采集模块。电器设备本身信息例如包括电器设备的型号、安装时间等一个或多个参数。
故障上报模块502例如包括网络连接子模块如WIFI设备，通过网络连接子模块，故障信息处理单元连接至网络，从而可以将故障信息上报至云端，例如云服务器平台。通过云端可以定位异常的家庭位置，且可以结合上报的数据在云平台分析故障类型等。
可选地，故障上报模块502可以向维护人员、用户、消防、供电局发送电气故障通知，或指示云端向维护人员、用户、消防、供电局发送电气故障通知，以便电气故障得到及时有效的处理，提供电器设备用电安全。其中，消防部门和供电局的位置可以通过故障上报模块或者云端通过网络定位来确定，在此不做赘述。
云平台可以通过网络连接子模块如WIFI设备绑定用户账户，在检测到异常(发生电气安全事故)时向此用户推送安全预警提醒。可选地，故障上报模块502例如还包括数据接收子模块，从云端接收指导信息，以指示用户应对电气故障的办法。
进一步地，报警模块505包括语音子模块和/或显示子模块。语音子模块例如包括蜂鸣器，可以触发声音提醒用户家庭电网存在故障事故。而显示子模块可通过多色灯(发光器件)，或者多个灯，或者显示面板来提示不同状态，如绿灯或绿色画面对应的是正常工装，红灯或红色画面为电气故障预警，橙灯或橙色画面为带电故障预警。此外，当故障上报模块的数据接收子模块从云平台接收到指导信息后，通过报警模块505的语音子模块和/或显示子模块指导用户解决以及故障时注意的事项，如断开空调开关或关闭空调，如提醒用户不要触摸空调金属部分。
存储模块504例如可以为flash芯片或外置的SD存储卡或其他断电不会自动擦出的存储器，用于将电气故障信息写入，从而为维护人员如售后人员提供故障分析和解决的现场数据依据。
辅助供电模块503例如包括电池组或微型电池，实现在电器设备整机掉电的情况下，仍可以使故障信息处理单元的一种或多种模块保持得电状态，以便完成故障信息处理的至少一部分。
可选地，故障处理单元具有金属外壳，其具有良好的密封性以及防火性能，类似密封的黑匣子。当发生电气安全事故时，售后维护人员可以提取内部的采样数据并进行分析事故原因。
可以理解，电器设备包括空调、冰箱、热水器等，其包括本申请的电气保护装置，通过采用本申请的电气保护装置可以有效地提高电器的用电安全。电气保护装置可以设置在电器设备的内部如电路主板上或作为单独的电路，也可以为设置在电器设备外部如设置在插座里或作为单独的一体，也可以分为几部分，如地线故障检测电路、零火线故障检测电路、控制单元、电气保护单元、故障信息处理单元，仅其中部分单元设置在电器设备内部，而其他部分分离设置在电器设备外部，本领域技术人员可以理解不限于以上形式。
以上对本申请提出的电气保护装置及电器设备，其在检测到电线、零线、火线的电气故障时，不仅控制切断供电电源，还对故障信息做处理，使得电气故障不仅得到了及时解决，更能得到有效处理，优化了电气故障解决效率。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。