电弧故障保护装置及其控制方法_3

文档序号:8263642阅读:来源:国知局
第一电流互感器101的二次线圈的第二输出引脚,第二电容C2的另一端连接至第二整流电路的输入端,第二整流电路的输出端连接至第五电阻R5的第一端,第五电阻R5的第二端接地,第三电容C3并联在第五电阻R5的两端。第五电阻R5的第一端作为高频谐波分量检测电路200的输出端连接至处理器300的第二输入端。
[0074]在本方案中,第二整流电路采用第二二极管D2,也就是第二电容C2的另一端连接至第二二极管D2的阳极,第二二极管D2的阴极连接至第五电阻R5的第一端。当然,第二整流电路还可以采用其他现有的整流电路,这里不再一一进行说明。
[0075]其中,第二电容C2的作用是通高频电流、阻低频电流,第二整流电路(这里具体为第二二极管D2)具有整流作用,第三电容C3将不需要的高频信号接地滤除,第五电阻R5具有分压和下拉的作用。
[0076]需要说明的是,第一电流互感器101的二次线圈输出的电流信号中,仅有中高频信号可以通过第二电容C2,传输至处理器300的第二输入端的信号为与中高频信号的电流值成线性关系的电压信号。
[0077]实施中,第一电容Cl、第二电容C2和第三电容C3可以采用瓷片电容,独石电容或者片状电容。由于片状电容具有体积小、成本低的优势,因此第一电容Cl、第二电容C2和第三电容C3优选使用片状电容。
[0078]保护电路400包括脱扣器(图2中仅示出脱扣器的跳闸线圈TKQ)、第六电阻R6、第一开关管Ql和第三二极管D3。
[0079]脱扣器的动作机构串联在被保护电路的火线L上,第一开关管Ql的控制端通过第六电阻R6连接至处理器300的输出端,第一开关管Ql的输出端接地,第一开关管Ql的输入端连接至脱扣器的跳闸线圈TKQ的一端,脱扣器的跳闸线圈TKQ的另一端连接至第三二极管D3的阴极,第三二极管D3的阳极连接至火线L。
[0080]处理器300可以采用单片机。当处理器300输出断路控制信号后,经过第六电阻R6给第一开关管Ql的控制端提供触发脉冲,控制第一开关管Ql导通,此时脱扣器的跳闸线圈TKQ所在的回路被接通,有直流电流流过跳闸线圈TKQ,脱扣器的动作机构动作,断开被保护电路。
[0081]需要说明的是,图2中的第一开关管Ql具体为可控硅,因此第一开关管Ql的控制端为可控硅的控制极、输入端为可控硅的阳极、输出端为可控硅的阴极。当然,实施过程中第一开关管Q还可以采用三极管和场效应管。
[0082]实施中,可以在图1所示电弧故障保护装置中进一步设置漏电保护检测电路,该漏电保护检测电路的输出端与处理器300的第三输入端连接,漏电保护检测电路用于检测被保护电路中零线N和火线L之间的不平衡电流值。处理器300在确定被保护电路发生漏电时,输出断路控制信号至保护电路400。下面结合图3对漏电保护检测电路的结构进行说明。
[0083]参见图3,图3为本发明公开的另一种电弧故障保护装置的结构示意图。该电弧故障保护装置包括脉冲波形检测电路100、高频谐波分量检测电路200、处理器300、保护电路400、电源电路500和漏电保护检测电路600。其中,脉冲波形检测电路100、高频谐波分量检测电路200和保护电路400的结构与图2中一致,请参见前文描述,在此不再赘述。
[0084]漏电保护检测电路600包括第二电流互感器601、第一电解电容C4、信号放大电路602、第五电容C5、第二电解电容C6、第七电阻R7、第四二极管D4、第七电容C7和第八电阻R8。
[0085]被保护电路的零线N和火线L穿过第二电流互感器601的中心孔,第二电流互感器601的二次线圈的第一输出引脚接地,第二电流互感器601的二次线圈的第二输出引脚连接至第一电解电容C4的负极,第一电解电容C4的正极连接至信号放大电路602的输入端,信号放大电路602的输出端通过第五电容C5接地,同时信号放大电路602的输出端连接至第二电解电容C6的正极,第二电解电容C6的负极连接至第四二极管D4的阳极,第四二极管D4的阴极通过第八电阻R8接地,第七电容C7并联在第八电阻R8的两端,第七电阻R7的一端连接至第四二极管D4的阳极、另一端接地。第八电阻R8和第四二极管D4的公共端作为漏电保护检测电路600的输出端连接至处理器300的第三输入端。
[0086]信号放大电路602的一种结构如图3中所示,包括第九电阻R9、第十电阻R10、第i^一电阻Rll和NPN型三极管Q2。其中,NPN型三极管Q2的基极通过第十电阻RlO连接至第一电解电容C4的正极,同时NPN型三极管Q2的基极通过第九电阻R9连接至直流电源(图3中以+12V标示),NPN型三极管Q2的集电极通过第十一电阻Rll连接至直流电源,NPN型三极管Q2的发射极接地。
[0087]第一电解电容C4具有通交流阻直流的作用。第九电阻R9和第十电阻RlO具有限流和分压的作用,可以为NPN型三极管Q2提供静态工作点,保证采样信号输出在三极管的放大区域。第五电容C5具有除高频干扰的作用,第二电解电容C6具有隔直流通交流的作用,第七电阻R7具有储能作用,第四二极管D4具有整流作用,第七电容C7具有滤波、续流和除干扰的作用,第八电阻R8具有分压和下拉的作用。作为优选方案,漏电保护检测电路600中还可以设置第二稳压管DB2,第二稳压管DB2的阴极连接至第四二极管D4的阴极,第二稳压管DB2的阳极接地,第二稳压管DB2可以起到稳压作用。
[0088]需要说明的是,第二电流互感器601的二次线圈输出的是被保护电路中零线和火线之间的不平衡电流值,传输至处理器300的第三输入端的信号为与该不平衡电流值成线性关系的电压信号,该电压信号可以看作漏电压。
[0089]处理器300以预设时间间隔采集漏电保护检测电路600输出的漏电压,确定第二预设时间内采集到多个的漏电压的电压均值,之后比较该电压均值和漏电设定值,当电压均值大于漏电设定值时,确定被保护电路出现漏电现象,之后向保护电路400输出断路控制信号,以控制保护电路400断开被保护电路,避免出现安全事故。
[0090]本发明图3示出的电弧故障保护装置,不仅可以检测被保护电路是否出现故障电弧,还可以检测被保护电路是否发生漏电现象,当处理器300确定被保护电路出现故障电弧或者漏电现象时,控制保护电路400断开被保护电路,从而避免发生安全事故。
[0091]实施中,还可以在电弧故障保护装置中进一步设置测试电路,该测试电路能够在被保护电路中生成测试电流,该测试电流处于启动漏电保护的电流阈值范围内(该电流阈值范围为15毫安至30毫安),以确定被保护电路发生漏电时,保护电路400是否断开被保护电路。下面结合图4对测试电路的结构进行说明。
[0092]参见图4,图4为本发明公开的另一种电弧故障保护装置的结构示意图。该电弧故障保护装置包括脉冲波形检测电路100、高频谐波分量检测电路200、处理器300、保护电路400、电源电路500、漏电保护检测电路600和测试电路700。其中,脉冲波形检测电路100、高频谐波分量检测电路200、保护电路400和漏电保护检测电路600的结构与图3中一致,请参见前文描述,在此不再赘述,这里仅就与图3的区别之处进行说明。
[0093]测试电路700包括开关SI和第九电阻R9。第九电阻R9的一端通过开关SI连接至被保护电路的零线N,第九电阻R9的另一端通过电缆连接至被保护电路的火线L,并且电缆以穿过第二电流互感器602的中心孔的方式,环绕第二电流互感器602的中心孔预设圈数。
[0094]测试电路700要在被保护电路中产生处于启动漏电保护的电流阈值范围内的测试电流,该测试电流处于15毫安至30毫安之间。实施中,可以通过调整第九电阻R9的电阻值和连接第九电阻R9的线缆在第二电流互感器602的中心孔的环绕圈数,实现对测试电流的调整。
[0095]以一个实例进行说明。假定测试电路700要在被保护电路中产生30毫安的测试电流,可以调整第九电阻R9的电阻值,使得流经第九电阻R9的电流达到10毫安,同时,将连接第九电阻R9和火线L的线缆以穿过中心孔的
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