一种针对故障电弧检测的高低通滤波装置的制作方法

本发明涉及一种滤波装置，具体涉及一种针对故障电弧检测的高低通滤波装置。

背景技术：

中国专利曾公开了一种能有效提高故障电弧的辨别和判定准确性的故障电弧检测方法(201210231516.8)，以电弧的普遍特征为基础，通过采集每周期的电流数据来分析电流波形是否存在正负半周不对称、周期差异过大，来判断是否发生了电弧故障，相对于现有技术，可以提高对故障电弧判断的准确性和精度，减少了AFCI产品的误动率。

中国专利曾公开了一种故障电弧的检测方法(201510018293.0)，采集电流信号，对电流信号进行谐波分析，计算高次谐波含有率，通过对该电路的开关断开前后设定时间内的信号采集，得到该段时刻的高次谐波含有率，即得到该电路的高次谐波含有率的关于时间的数学模型，计算电路断开时刻的高次谐波含有率变化情况，与实际电路的高次谐波含有率变化情况相比较，若实际情况的高次谐波含有率高出理论情况次数大于门限值，则认为发生故障电弧。它优点在于通过对电路的分析，得到唯一的针对该电路的模型，无需提前分析。

故障电弧检测技术是一项最新的电路保护技术，目前国内的电弧故障研究方法中，电弧故障检测原理主要集中在对电弧波形基本特征的识别：交流电弧电流值比正常电流值稍低，电弧电流波形存在不对称特性等。采取的频域分析方法主要是利用离散傅里叶变换和快速傅里叶变换对电弧信号频域的分析，采用小波分析算法的分析等。因此，在故障电弧检测技术中对电网的质量要求很高，必须在排除电网各种负载的干扰才能准确检测到电弧故障，否则会造成误报警。

技术实现要素：

本发明目的在于一种针对故障电弧检测的高低通滤波装置。它是基于前置低通滤波后，经过一个高频电流互感器隔离采集信号，该信号再经过高通滤波后，得到高频信号，该信号可作为判断是否发生故障电弧的依据。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种针对故障电弧检测的高低通滤波装置，前置低通滤波器进线连接市电，出线连接被检测回路，MCU微控制单元连接信号调理电路，信号调理电路连接后置高通滤波器，后置高通滤波器连接线高频电流互感器，高频电流互感器获得被检测回路中的电流信号。

该种针对故障电弧检测的高低通滤波装置工作原理：当电路发生串联电弧或并联电弧时，经所述的前置低通滤波器将市电中高于100K的高频信号滤除，得到较纯净的原始市电信号，该信号经所述的高频电流互感器隔离缩小到一定范围，然后通过所述的后置高通滤波器将得到的信号滤除低于30K的低频信号，经所述的信号调理电路将信号变成所述的MCU微控制单元能进行处理的范围，作为判断是否发生故障电弧的依据。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：前置低通滤波可以滤掉共模噪声和差模噪声，确保线路检测到的高频信号只能由故障电弧产生，高频电流互感器和后置高通滤波器可以滤掉信号中的低频信号，起到放大高频信号的作用。

附图说明

图1是本实施例的主回路原理图。

图2是前置低通滤波器电气连接图。

图3是前置低通滤波器电气连接图。

图中：1、高频电流互感器，2、前置低通滤波器，3、信号调理电路，4、后置高通滤波器，5、MCU微控制单元，6、负载，7、市电。

具体实施方式

下面结合本实例及其附图对本发明再作描述。

参见图1，一种针对故障电弧检测的高低通滤波装置，前置低通滤波器2进线连接市电7，出线连接被检测回路，MCU微控制单元5连接后置高通滤波器4，后置高通滤波器4连接信号调理电路3，信号调理电路3连接高频电流互感器1，高频电流互感器1获得被检测回路中的电流信号。

参见图1，该种针对故障电弧检测的高低通滤波装置工作原理：当电路发生串联电弧或并联电弧时，经所述的前置低通滤波器2将市电7中高于100K的高频信号滤除，得到较纯净的原始市电信号，该信号经所述的高频电流互感器1隔离缩小到一定范围，然后通过所述的后置高通滤波器4将得到的信号滤除低于30K的低频信号，经所述的信号调理电路3将信号变成所述的MCU微控制单元5能进行处理的范围，作为判断是否发生故障电弧的依据。

参见图2，所述的前置低通滤波器2，L1＝10mH，L2＝0.3mH，L3＝0.3mH，L4＝0.3mH，L5＝0.3mH，C1＝0.1uF，C2＝0.1uF，C3＝0.1uF，C4＝0.1uF。

参见图2，所述的前置低通滤波器2，主要使用的元件是共模电感L2、L5，差模电感L1、L3、L4,共模电容C2、C3,差模电容C1、C4，在交流输入引线和地之间存在的噪声叫共模噪声，在交流输入引线直接存在的噪声叫差模噪声，L2和C2以及L5和C3分别组成交流进线上2个独立端口之间的低通滤波器，可以衰减共模干扰信号，L2和L5是在闭合磁路的铁氧体磁芯上同向绕相同匝数，接入电路后再L2和L5两个线圈内交流电流产生的磁通相互抵消，不致使磁芯引起磁通饱和。差模电感L1、L3、L4与差模电容C1、C4构成交流进线独立端口间的低通滤波器，用来抑制交流进线上的差模干扰噪声。

参见图3，所述的后置高通滤器4，R2＝51Ω，C5＝0.1uF。

参见图3，所述的后置高通滤器4，传递函数：A＝Uo/Ui＝R2/(R2+1/(jwC5))＝(jwR2C5/(1+jwR2C5))＝1/(1-j*(wl/w))；得出截止频率f＝1/(2πRC)。