电弧故障保护装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电气保护技术领域，尤其涉及电弧故障保护装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]故障电弧通常是由于电线绝缘层的磨损或者不良的电气连接导致的。故障电弧可能发生在家庭用的布线上、插头和插座连接时、家用电器内部的线束上或者电器的电源线上。
[0003]专利号为200510036783.X的发明专利公开了一种故障电弧保护电路，其原理是利用高导磁率的电流互感器来辩识电流的正弦波上是否出现短暂的相等值，如果互感器输出电路在半个周期内可采样到各有一定幅值的、一低一高，且之间有间隔的两个脉冲波形，则确定发生电弧故障，如果互感器输出电路在半个周期内只能采样到一个具有一定幅值的脉冲波形，则确定无电弧。
[0004]但是，现有技术中判断是否出现电弧的条件单一，准确性较差。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电弧故障保护装置，检测电弧故障的准确度更高，可以为被保护电路提供更准确的保护。本发明还提供应用于电弧故障保护装置的控制方法。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]本发明公开了一种电弧故障保护装置，包括脉冲波形检测电路、高频谐波分量检测电路、处理器、保护电路和电源电路；
[0008]所述脉冲波形检测电路用于采样流经被保护电路的电流信号，所述脉冲波形检测电路的输出端和所述处理器的第一输入端连接；
[0009]所述高频谐波分量检测电路用于采样所述被保护电路的电流信号中的高频谐波分量，所述高频谐波分量检测电路的输出端与所述处理器的第二输入端连接；
[0010]所述处理器获取流经所述被保护电路的电流信号和所述电流信号中的高频谐波分量，判断所述被保护电路是否发生电弧故障，当确定发生电弧故障时，所述处理器输出断路控制信号至所述保护电路；
[0011]所述保护电路与所述处理器连接，在接收到所述处理器输出的断路控制信号后，断开所述被保护电路；
[0012]所述电源电路与所述处理器连接，为所述处理器供电。
[0013]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述脉冲波形检测电路包括第一电流互感器、第一电阻、第二电阻、第一整流电路和第一电容；
[0014]所述被保护电路中的火线穿过所述第一电流互感器的中心孔，所述第一电流互感器的二次线圈的第一输出引脚接地，所述第一电流互感器的二次线圈的第二输出引脚连接至所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接至所述第一整流电路的输入端，所述第一整流电路的输出端连接至所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，同时所述第二电阻的第一端连接至所述处理器的第一输入端，所述第一电容的一端连接至所述第二电阻的第一端、另一端接地。
[0015]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述脉冲波形检测电路还包括第三电阻和第四电阻；
[0016]所述第二电阻的第一端连接至所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接至所述处理器的第一输入端，同时，所述第三电阻的第二端通过所述第四电阻接地。
[0017]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述高频谐波分量检测电路包括第二电容、第三电容、第二整流电路和第五电阻；
[0018]所述第二电容的一端连接至所述第一电流互感器的二次线圈的第二输出引脚，所述第二电容的另一端连接至所述第二整流电路的输入端，所述第二整流电路的输出端连接至所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端接地，所述第三电容并联在所述第五电阻的两端；
[0019]所述第五电阻的第一端作为所述高频谐波分量检测电路的输出端连接至所述处理器的第二输入端。
[0020]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述保护电路包括脱扣器、第六电阻、第一开关管和第三二极管；
[0021]所述脱扣器的动作机构串联在所述被保护电路的火线上，所述第一开关管的控制端通过所述第六电阻连接至所述处理器的输出端，所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的输入端连接至所述脱扣器的跳闸线圈的一端，所述脱扣器的跳闸线圈的另一端连接至所述第三二极管的阴极，所述第三二极管的阳极连接至所述火线。
[0022]优选的，上述电弧故障保护装置还包括漏电保护检测电路，所述漏电保护检测电路用于检测所述被保护电路中零线和火线之间的不平衡电流值；所述处理器在确定发生漏电时，输出断路控制信号至所述保护电路。
[0023]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述漏电保护检测电路包括第二电流互感器、第一电解电容、信号放大电路、第五电容、第二电解电容、第七电阻、第四二极管、第七电容和第八电阻；
[0024]所述被保护电路的零线和火线穿过所述第二电流互感器的中心孔，所述第二电流互感器的二次线圈的第一输出引脚接地，所述第二电流互感器的二次线圈的第二输出引脚连接至所述第一电解电容的负极，所述第一电解电容的正极连接至所述信号放大电路的输入端，所述信号放大电路的输出端通过所述第五电容接地，同时所述信号放大电路的输出端连接至所述第二电解电容的正极，所述第二电解电容的负极连接至所述第四二极管的阳极，所述第四二极管的阴极通过所述第八电阻接地，所述第七电容并联在所述第八电阻的两端，所述第七电阻的一端连接至所述第四二极管的阳极、另一端接地；
[0025]所述第八电阻和所述第四二极管的公共端作为所述漏电保护检测电路的输出端连接至所述处理器的第三输入端。
[0026]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述信号放大电路包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻和NPN型三极管；
[0027]所述NPN型三极管的基极通过所述第十电阻连接至所述第一电解电容的正极，同时所述NPN型三极管的基极通过所述第九电阻连接至直流电源，所述NPN型三极管的集电极通过所述第十一电阻连接至所述直流电源，所述NPN型三极管的发射极接地。
[0028]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述电源电路包括第一级电源转换电路和第二级电源转换电路；
[0029]所述第一级电源转换电路的输入端与所述被保护电路中的火线和零线连接、输出端与所述漏电保护检测电路连接，所述第一级电源转换电路将市电转换为与所述漏电保护检测电路适配的第一电源信号；
[0030]所述第二级电源转换电路的输入端与所述第一级电源转换电路的输出端连接、输出端与所述处理器电路连接，所述第二级电源转换电路将所述第一电源信号转换为与所述处理器适配的第二电源信号。
[0031]优选的，上述电弧故障保护装置还包括测试电路，所述测试电路能够在所述被保护电路中生成测试电流，以确定所述被保护电路发生漏电时，所述保护电路是否断开所述被保护电路。
[0032]优选的，在上述电弧故障保护装置中，所述测试电路包括:开关和第九电阻；
[0033]所述第九电阻的一端通过所述开关连接至所述被保护电路的零线，所述第九电阻的另一端通过电缆连接至所述被保护电路的火线，所述电缆以穿过所述第二电流互感器的中心孔的方式，环绕所述中心孔预设圈数。
[0034]另一方面，本发明还公开了一种电弧故障保护装置的控制方法，应用于上述第一种电弧故障保护装置，所述方法包括:
[0035]所述处理器获取所述脉冲波形检测电路和所述高频谐波分量检测电路的输出信号;
[0036]所述处理器在确定所述高频谐波分量检测电路在第一预设时间内输出高频谐波分量的次数达到第一次数，并且所述脉冲波形检测电路输出的信号在第一预设时间内出现故障脉冲波形的次数达到第二次数时，确定被保护电路发生电弧故障，输出断路控制信号至保护电路，以控制所述保护电路断开被保护电路。
[0037]优选的，当所述电弧故障保护装置还包括漏电保护检测电路时，上述控制方法还包括:
[0038]所述处理器以预设时间间隔获取所述漏电保护检测电路输出的漏电压；
[0039]所述处理器计算在第二预设时间内获取到的漏电压的电压均值；