一種低壓并聯(lián)電弧故障檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種電弧故障檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及電氣化程度不斷提高，用電量也在不斷的增加，電氣火災(zāi)事件的發(fā)生越來越頻繁，給人身及財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。電弧故障是近些年被意識到的一種導(dǎo)致電氣火災(zāi)的原因，并聯(lián)電弧故障是電弧故障中的主要形式之一。發(fā)生并聯(lián)電弧時(shí)，具有很高的溫度，能夠迅速引燃周圍的可燃物。并聯(lián)電弧電流小于短路電流，因此，傳統(tǒng)的過電流檢測裝置并不能有效預(yù)防電弧故障導(dǎo)致的電氣火災(zāi)。由于國內(nèi)對電弧故障的相關(guān)研究還處于起步階段，所以研制一種裝置能夠有效預(yù)防電弧故障引發(fā)火災(zāi)尤為重要。
[0003]并聯(lián)電弧電流的特征是具有較大的電流幅值以及電流在過零點(diǎn)發(fā)生的畸變。在對并聯(lián)電弧進(jìn)行檢測時(shí)，需要考慮到一些具有較大啟動(dòng)電流的負(fù)載可能引起的誤動(dòng)作。這些負(fù)載除了具有較大的啟動(dòng)電流，并且其電流波形為非正弦波形，例如電容啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)等。因此，要求探測器能夠有效區(qū)分并聯(lián)電弧故障和較大啟動(dòng)電流的負(fù)載。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，通過對電流波形信號進(jìn)行采集，利用小波變換分解信號的離散小波系數(shù)。計(jì)算小波系數(shù)的和，并與閾值進(jìn)行比較，如果大于閾值，則判定為并聯(lián)電弧。由于國內(nèi)的配電系統(tǒng)電源質(zhì)量較國外的差，電源中諧波含量大，因此，閾值難于選取，并且計(jì)算過程較為復(fù)雜，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型利用電流大小和電流畸變特征進(jìn)行檢測，能夠準(zhǔn)確的對并聯(lián)電弧半波個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)能夠有效的避免非線性負(fù)載的干擾。
[0006]一種低壓并聯(lián)電弧故障檢測裝置，包括電流互感器、微分電路、微處理器，以及與微處理器連接的電源電路、過零檢測電路、偏置電路、整流電路、聲光報(bào)警電路、RS485通訊電路，測試按鍵以及消音按鍵，其中，微分電路和偏置電路分別與電流互感器連接，并且整流電路與微分電路連接，電源電路用于提供所述檢測裝置正常工作所需的直流穩(wěn)壓電源，利用過零檢測電路檢測配電系統(tǒng)交流電的過零點(diǎn)，為電弧檢測中交流電的半波起始提供依據(jù)，電流互感器穿過配電系統(tǒng)終端的火線，用于感應(yīng)線路中的電流信號，偏置電路對所述電流信號進(jìn)行偏置后，由微處理器采集電流波形，并計(jì)算“平肩”寬度，微分電路對所述電流信號進(jìn)行微分處理后送入整流電路對其進(jìn)行整流處理，所輸出的整流信號送入微處理器，微處理器分別采集偏置后的電流信號以及整流電路輸出的信號并進(jìn)行計(jì)算分析、識別是否為電弧，同時(shí)對固定的移動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)的電弧個(gè)數(shù)進(jìn)行累計(jì)，如果累計(jì)值超過設(shè)定閾值，判斷為并聯(lián)電弧故障，則進(jìn)行通過聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，并通過RS485通訊電路上傳至監(jiān)控后臺。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0008]圖1是本實(shí)用新型的并聯(lián)電弧故障檢測裝置的硬件框圖。
[0009]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型，并聯(lián)電弧故障時(shí)，電流互感器的輸出波形。
[0010]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型，電流互感器的輸出波形經(jīng)過微分電路后輸出的波形。
[0011]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)波形。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了更好的理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型提供的實(shí)施例。
[0013]低壓并聯(lián)電弧故障發(fā)生時(shí)，其電弧電流特征為電流幅值較大，但是小于短路的電流，并且波形為非完整的正弦波，如圖2所示。因此，通過電流大小以及電流波形畸變特征能夠有效、準(zhǔn)確的識別并聯(lián)電弧。其中電流畸變的特征如:由于電弧的兩電極間需要一定的電勢擊穿電極間的間隙，因此，在電流過零點(diǎn)時(shí)，電極間的電勢隨著電壓增加而增加，在能夠擊穿電極間的間隙時(shí)，電流急劇上升。本實(shí)例中通過采集電流波形微分輸出以及計(jì)算電流過零點(diǎn)時(shí)“平肩”寬度(所述“平肩”為在電弧出現(xiàn)時(shí)，電流過零階段會保持一定時(shí)間，此時(shí)的電流大小為零或近似為零)檢測電流波形的畸變，達(dá)到檢測并聯(lián)電弧故障的目的。同時(shí)，為了避免某些非線性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間具有類似并聯(lián)電弧電流波形特征，在初步判別為電弧故障時(shí)，對前幾個(gè)周期的電流幅值變化特征進(jìn)行識別，如果幅值變化特征滿足非線性負(fù)載啟動(dòng)電流波形，那么判別為非并聯(lián)電弧故障，不進(jìn)行報(bào)警。
[0014]圖1所示為低壓并聯(lián)電弧故障檢測裝置的硬件框圖，該檢測裝置進(jìn)線接線端接于配電系統(tǒng)中的零線和火線，該檢測裝置的出線端為負(fù)載電源。檢測裝置內(nèi)部硬件包括電源電路、過零檢測電路、電流互感器、偏置電路、微分電路、整流電路、微處理器、聲光報(bào)警、測試按鍵和消音按鍵及RS485通訊電路等。檢測裝置內(nèi)部的電源電路用于提供檢測裝置正常工作所需的直流穩(wěn)壓電源。電弧的發(fā)生與負(fù)載的交流電正負(fù)周期性變化有關(guān)，利用過零檢測電路檢測配電系統(tǒng)交流電的過零點(diǎn)，為電弧檢測中交流電的半波起始提供依據(jù)。電流互感器穿過配電終端的火線，用于感應(yīng)線路中的電流波形，如圖2所示為所感應(yīng)到的并聯(lián)電弧電流波形。電流波形分別經(jīng)過兩不同的信號處理電路，一方面，對電流波形進(jìn)行偏置后，由微處理器采集電流波形，并計(jì)算“平肩”寬度。另一方面，對電流信號進(jìn)行微分處理，并進(jìn)行整流處理，所輸出的整流信號能夠表征電流波形畸變程度大小，如圖3為微分后得到的波形。“平肩”的寬度以及微分后的波形能夠表征電流波形的突變，能夠用于識別并聯(lián)電弧。微處理器分別采集電流波形信號以及整流電路輸出信號并進(jìn)行計(jì)算分析、識別是否為電弧，同時(shí)對固定的移動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)的電弧個(gè)數(shù)進(jìn)行累計(jì)。如果累計(jì)值超過設(shè)定閾值，判斷為電弧故障，進(jìn)行聲光報(bào)警，并通過RS485通訊上傳至監(jiān)控后臺。
[0015]如圖4為大功率電動(dòng)機(jī)(大于2KW)的啟動(dòng)波形，其啟動(dòng)瞬間的電流幅值為正常工作時(shí)的7倍左右，并且波形具有一定的畸變。因此，為了避免負(fù)載啟動(dòng)的較大幅值的干擾，對電流幅值的變化特征進(jìn)行識別。如果符合啟動(dòng)的電流幅值變化特征，即使識別為電弧，也不進(jìn)行報(bào)警。
[0016]本實(shí)用新型通過對電流大小以及表征電流畸變的信號(“平肩”寬度、微分值等)能夠有效的檢測并聯(lián)電弧故障，可以提供現(xiàn)有保護(hù)裝置(漏電、過流保護(hù)裝置)所不具備的檢測功能。同時(shí)能夠有效避免非線性負(fù)載的干擾。
[0017]以上實(shí)施例是本實(shí)用新型較優(yōu)選【具體實(shí)施方式】的一種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低壓并聯(lián)電弧故障檢測裝置，包括電流互感器、微分電路、微處理器，以及與微處理器連接的電源電路、過零檢測電路、偏置電路、整流電路、聲光報(bào)警電路、RS485通訊電路，測試按鍵以及消音按鍵，其中，微分電路和偏置電路分別與電流互感器連接，并且整流電路與微分電路連接，電源電路用于提供所述檢測裝置正常工作所需的直流穩(wěn)壓電源，利用過零檢測電路檢測配電系統(tǒng)交流電的過零點(diǎn)，為電弧檢測中交流電的半波起始提供依據(jù)，電流互感器穿過配電系統(tǒng)終端的火線，用于感應(yīng)線路中的電流信號，偏置電路對所述電流信號進(jìn)行偏置后，由微處理器采集電流波形，并計(jì)算“平肩”寬度，微分電路對所述電流信號進(jìn)行微分處理后送入整流電路對其進(jìn)行整流處理，所輸出的整流信號送入微處理器，微處理器分別采集偏置后的電流信號以及整流電路輸出的信號并進(jìn)行計(jì)算分析、識別是否為電弧，同時(shí)對固定的移動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)的電弧個(gè)數(shù)進(jìn)行累計(jì)，如果累計(jì)值超過設(shè)定閾值，判斷為并聯(lián)電弧故障，則進(jìn)行通過聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，并通過RS485通訊電路上傳至監(jiān)控后臺。
【專利摘要】一種低壓并聯(lián)電弧故障檢測裝置，包括電流互感器、微分電路、微處理器，以及與微處理器連接的電源電路、過零檢測電路、偏置電路、整流電路、聲光報(bào)警電路、RS485通訊電路，測試按鍵以及消音按鍵，其中，微分電路和偏置電路分別與電流互感器連接，并且整流電路與微分電路連接。本實(shí)用新型通過監(jiān)測電流大小以及表征電流畸變的信號能夠有效的檢測并聯(lián)電弧故障，可以提供現(xiàn)有保護(hù)裝置所不具備的檢測功能。同時(shí)能夠有效避免非線性負(fù)載的干擾。
【IPC分類】G01R19-17
【公開號】CN204330871
【申請?zhí)枴緾N201520011797
【發(fā)明人】吳其勇, 姚少軍, 袁資生
【申請人】珠海派諾科技股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月8日