于控制单元根据零交检测电路的触发来判断检测电路脉冲信号的时序位置，可以缩短判定时间，提高响应速度，对故障电弧保护更可靠有效。
[0053]在本实用新型的实施例中，若所述控制单元200在电流信号的半个周期内检测到一低一高的两个检测电路脉冲信号，则确定被保护电路中出现串型电弧。
[0054]在本实用新型的实施例中，所述故障电弧保护装置还包括:保护电路300，与所述控制单元200电连接，当接收到所述控制单元200输出的断路控制信号时，断开所述被保护电路。其中，所述控制单元200当确定检测到故障电弧(例如串型故障电弧)时，向所述保护电路300发送断路控制信号。
[0055]在本实用新型的实施例中，所述故障电弧保护装置还包括:电源电路100，与所述控制单元200电连接，并且与所述零交检测电路500电连接，为所述控制单元200和所述零交检测电路500供电。
[0056]在本实用新型的实施例中，控制单元可以为控制电路，该控制电路可以以多种现有的电路模块组成。
[0057]例如控制电路包括触发器、第一计数器、第二计数器、时钟、存储器、第一比较器和第二比较器。其中，脉冲检测电路将检测电路脉冲信号发送至第一计数器，时钟发送时钟信号至第一计数器和第二计数器，零交检测电路将触发电信号发送至触发器；触发器接收到触发电信号后触发第一计数器对检测电路脉冲信号的数量进行计数，并且根据时钟信号将获得的被保护电路的电流信号的一个周期内的检测电路脉冲信号的数量传送至所述第一比较器，第一比较器从第一计数器获取检测电路脉冲信号的数量，并且从存储器获得第一阈值，比较二者大小，当检测电路脉冲信号的数量大于或等于第一阈值时，发送I个第一电信号(即记为I个串型电弧)至所述第二计数器，第二计数器根据时钟信号在连续预定个数的周期内对第一电信号(即串型电弧)的数量计数，并且发送第一电信号的数量至第二比较器，第二比较器从第二计数器获得第一电信号的数量，并且从存储器获得第一设定值，比较二者大小，当第一电信号的数量大于或等于第一设定值(即串型电弧的数量大于或等于第一设定值)时，发送第二电信号(即断路控制信号)至保护电路，保护电路当接收到第二电信号时，断开被保护电路。
[0058]当被保护电路中出现串型电弧时，电流的正弦波上会出现短暂的相等值，如果有短暂的相等值现象出现，脉冲检测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(如图2B所示)，无串型电弧时，半个周期内只能采样到一个具有一定幅值的脉冲波形(如图2A所示)。但是检测到如图2B所示的脉冲信号不一定就是由故障电弧引起的，也有可能是好的电弧或其它噪声源引起的。图3A和图3B示出了被保护电路中出现好电弧时检测到的脉冲信号图。从图3A和图3B可以看出，虽然检测到了各有一定幅值的、一低一高且之间有间隔的两个脉冲波形，但该电弧并不是故障电弧。例如，正常启动的继电器和交流接触器在动作时会产生串型电弧。
[0059]因此，在检测被保护电路中是否出现串型故障电弧，需要所述控制单元进一步判断，例如，所述控制单元200获取所述检测电路脉冲信号，并当接收到所述触发电信号时对所述检测电路脉冲信号计数，当在电流信号的一个周期内检测到检测电路脉冲信号的数量大于或等于第一阈值(例如4)时，记为I个串型电弧，判断在连续预定个数的周期内检测到串型电弧的数量是否大于或等于第一设定值，如果是，则确定检测到串型故障电弧，输出断路控制信号至所述保护电路300，以使所述保护电路断开被保护电路。例如可以选择连续3个周期作为连续预定个数的周期，第一设定值可以为3。这是由于例如正常启动的继电器和交流接触器在动作时会产生串型电弧，需要有2个周期来回避正常电弧电流波形特征。当然，本领域的技术人员可以理解，根据不同的需要，上面所述的预定个数的周期的数量以及第一设定值均可以根据实际需要而设定，并不仅限于上面所述的示例。
[0060]下面分别对电源电路100、控制单元200、保护电路300、脉冲检测电路400和零交检测电路500的电路连接图进行举例说明。当然，本领域技术人员应该理解，下面对各个电路的举例说明仅是示例性的，本领域技术人员可以采用其它的电路，因此本实用新型的范围并不仅限于下面的示例。
[0061]图4是示出根据本实用新型实施例的故障电弧保护装置中的电源电路的电路示意图。如图4所示，电源电路100的电路连接关系包括:所述电源电路100的端子XOOl的2和I分别连接交流220V的L线(火线)和N线(零线)，L线和N线还经端子XOOl的2和I连接有压敏电阻Zl (例如压敏电阻规格为471K，即浪涌动作电压为470V)、瓷片电容CO (例如电容规格为472K/lkV)和电阻RO ;并且L线经两个并联关系的电阻Rl (例如47k Ω)和R4 (例如47k Ω )连接整流桥BGl的输入端I脚，N线连接整流桥BGl的输入端2脚。整流桥BGl的输出端3脚与电解电容Cl (例如电容值47 μ F、最大承载电压25V)的正极、电容放电电阻R5(例如电阻值1ΜΩ (兆欧姆))的第一端、稳压二极管Dl (例如稳压值12V)的阴极、限流电阻R6(例如1kQ)的第一端、限流电阻R7(例如3.3kQ)的第一端、限流电阻R27(例如5.1kQ)的第一端相连接；整流桥BGl的输出端4脚、电解电容Cl的负极、电容放电电阻R5的第二端、稳压二极管D1、稳压二极管D2、稳压二极管D3的阳极分别接地。整流桥BGl的输出端3脚可以提供+12V电源。此外，+12V电源经限流电阻R7与稳压二极管D3的阴极相连，例如可以为控制单元(图4中未示出)提供正电源VCC。限流电阻R6的第二端可以连接发光二极管D7的阳极，为发光二极管D7提供电源，发光二极管D7的阴极接地，发光二极管D7可以作为电源指示灯。利用图4所示的电源电路可以为其它一些单元或电路供电。当然，本领域技术人员应该理解，图4所示的电源电路仅是示例性的，本实用新型还可以采用其它的电源电路，因此本实用新型的范围并不仅限于此。
[0062]图5是示出根据本实用新型实施例的故障电弧保护装置中的控制单元的电路示意图。如图5所示，控制单元200的I脚连接VCC (例如连接图4所示电源电路100的VCC，由电源电路供电)，14脚接地，其它一些脚可以作为输入端或输出端，例如，5脚Pl.3可以作为控制单元的第一输入端，与脉冲检测电路的输出端连接；6脚Pl.4可以作为控制单元的第二输入端，与零交检测电路的输出端连接；2脚Pl.0可以作为控制单元的输出端，与保护电路的输入端连接。此外，还有一些其它管脚，将在后面的相关描述中说明。该控制单元例如可以为型号为MSP430F2012的微处理器。当然，本领域技术人员可以理解，本实用新型还可以采用其它型号或类型的控制单元，本实用新型的范围并不仅限于此。
[0063]图6是示出根据本实用新型实施例的故障电弧保护装置中的保护电路的电路示意图。如图6所示，保护电路300的电路连接关系包括:电阻R19(例如电阻值IkQ)的第一端与图5所示的控制单元200的2脚(P1.0)连接，其第二端与可控硅元件302 (例如可控硅BT168GW)的控制极(g极)以及片状电容C13(例如电容值223pF)的一端共连，可控硅元件302的阴极(k极)和片状电容C13的另一端均与零线连接，可控硅元件302的阳极(a极)与脱扣器301的跳闸线圈的一端相连，脱扣器301的跳闸线圈的另一端与L线(即火线)连接，在图4中示出了接触端TK_L和TK_N(中间虚线代表二者为联动装置)，当将接触端TK_L和TK_N按下，分别接触端子M和N时，即实现脱扣器301的跳闸线圈的另一端与L线连接，以及可控硅元件302的阴极(k极)和片状电容C13的另一端均与零线连接。在另一实施例中，脱扣器301的跳闸线圈的另一端可以与二极管(图6中未示出)的阴极连接，该二极管的阳极与图4所示的L线连接。
[0064]保护电路的工作原理是:控制单元输出断路控制信号(例如触发尖脉冲)，所述断路控制信号经电阻R19传输至可控硅元件302，可控硅元件302触发导通，脱扣器301的跳闸线圈的电路回路接通，并有直流电流流过跳闸线圈，脱扣器动作机构动作，使脱扣器完成脱扣跳闸，切断脱扣器所带负载的电源，即实现对被保护电路的保护。
[0065]图7是示出根据本实用新型实施例的故障电弧保护装置中的脉冲检测电路和高频分量检测电路的电路示意图。图7示出了脉冲检测电路400和高频分量检测电路600，关于高频分量检测电路600的描述将在后面说明，这里先说明脉冲检测电路400的电路连接关系O
[0066]在本实用新型的实施例中，所述脉冲检测电路400包括:电流互感器401、第一电阻R22 (例如电阻值Ik Ω )、第二电阻R17 (例如电阻值470 Ω )、第一全桥整流电路402 (例如如图7所示由四个二极管040、041、042、043组成的全桥整流电路)和第一电容ClO (例如电容值104pF);其中，所述电流互感器401的二次线圈的第一输出引脚Yl连接至所述第一电阻R22的第一端，所述第一电阻R22的第二端连接至所述第一全桥整流电路402的第一端，所述电流互感器401的二次线圈的第二输出引脚Y2连接至所述第一全桥整流电路402的第三端，所述第一全桥整流电路402的第二端接地，所述第一全桥整流电路402的第四端连接至所述第二电阻R17的第一端，所述第二电阻R17的第二端接地，并且所述第二电阻R17的第一端可以连接至所述控制单元200的第一输入端Pl.3，所述第一电容ClO的一端连接至所述第二电阻R17的第一端、另一端接地。
[0067]在该实施例中，例如可以将被保护电路中的火线穿过电流互感器401的中心孔，由于火线中电流的变化，所述电流互感器在二次线圈中产生感应电流，因此所述脉冲检测电路可以检测被保护电路的电流信号，并采样获得检测电路脉冲信号且输入至所述控制单元。在该实施例中，由于采用全桥整流电路，因此可以增加信号处理时间次数，有利于缩短检测时间。当然，本领域技术人员可以理解，还可以采用其它整流电路，例如半波整流电路，因此本实用新型的范围并不仅限于此。
[0068]在本实用新型的实施例中，电流互感器可以采用高导磁率磁芯材料的电流互感器。例如，可以采用磁芯材料的电感大于200mH(毫亨)的电流互感器。
[0069]在另一实施例中，如图7所示，所述脉冲检测电路400还包括:第三电阻R18(例如电阻值Ik Ω )、第四电阻R21 (例如电阻值1k Ω )和第一稳压二极管D8 (例如稳压值2.7V)，其中，所述第二电阻R17的第一端连接至所述第三电阻R18的第一端，所述第三电阻R18的第二端与所述第四电阻R21的第一端、所述第一稳压二