[发明专利]电弧故障检测装置

说明书

本发明揭示了一种电弧故障检测装置，串接在上级电路和负载之间，包括：电压采样模块，采样电路中的工频电压。电流采样模块，包括电流互感器和采样电路，电流互感器上具有第一绕组和第二绕组，第一绕组采集电流，第二绕组施加测试波形。信号处理模块，对电压采样模块采集的电压信号和电流采样模块采集的电流信号进行处理。控制模块，接收经过信号处理模块处理的电压和电流信号，判断是否存在电弧故障，如果存在电弧故障，发出脱扣指令。波形发生模块，受控制模块的控制，波形发生模块产生测试波形，测试波形由第二绕组施加。电源模块，为上述各个模块提供电源。脱扣模块，执行脱扣动作。上述各模块容纳于一外壳内。

技术领域

本发明涉及低压电器领域，更具体地说，涉及电弧故障检测技术。

背景技术

随着电气化进程的提高，电气线路成为建筑物中不可或缺的部分。同时，电气故障带来的事故和损失也在增加。电气故障中由于各种类型的电弧故障引发的火灾事故占据了电气故障事故的主要比重。电气火灾事故对人们的生命和财产造成越来越大的威胁。

由于电弧故障不一定表现为电流异常，因此传统的电气保护设备，例如过电流保护电器和剩余电流保护电器对电弧故障不能很好地检测和防护，因此对于电弧故障引起的事故并不能起到有效的防护作用。于是，电弧故障检测装置作为检测电弧故障的保护电气，对于防范电弧故障引发的各种事故具有不可替代的作用。

在实际用电环境中，开关频繁操作、插头插拔的瞬间、线路中各种复杂负载的存在，甚至接触不良或松动等等均可能导致故障电弧的发生。在实际操作中，利用弧光检测或温度等等外在物理现象检测电弧是不具备可操作性的。产生弧光或温度上升是较严重电弧的附加现象，一方面出现弧光或温度上升时，电弧已经产生一段时间，事故可能已经发生，无法起到防范的作用。另一方面，相对较弱的电弧未必产生弧光或出现显著的温度上升，从而无法被检测到，但这些相对较弱的电弧同样会引发电弧故障事故。

可行的电弧故障检测方法是通过电流和/或电压的检测实现。但电弧故障信号较为复杂，其表现形式与一些复杂负载环境下的工作电流类似，所以容易造成误判或者漏判。如何能够准确有效地识别出电弧故障，并且不局限于特定的电弧故障类型，是业内所希望的。

发明内容

本发明旨在提出一种电弧故障检测装置，电弧故障检测装置串接在上级电路和负载之间，电弧故障检测装置包括：电压采样模块、电流采样模块、信号处理模块、控制模块、波形发生模块、电源模块和脱扣模块。电压采样模块采样电路中的工频电压。电流采样模块包括电流互感器和采样电路，电流互感器上具有第一绕组和第二绕组，第一绕组采集电流，第二绕组施加测试波形。信号处理模块对电压采样模块采集的电压信号和电流采样模块采集的电流信号进行处理。控制模块接收经过信号处理模块处理的电压和电流信号，判断是否存在电弧故障，如果存在电弧故障，发出脱扣指令。波形发生模块受控制模块的控制，波形发生模块产生测试波形，测试波形由第二绕组施加。电源模块为上述各个模块提供电源。脱扣模块执行脱扣动作。电压采样模块、电流采样模块、信号处理模块、控制模块、波形发生模块、电源模块和脱扣模块容纳于一外壳内。

在一个实施例中，电压采样模块通过电阻分压的方式实现，电压采样模块采样电弧故障检测装置前端的电压。

在一个实施例中，电压采样模块采样的电弧故障检测装置前端的电压波形异常且电压有效值小于正常值，判断电弧故障出现在电弧故障检测装置前端，电压采样模块采样的电弧故障检测装置前端的电压波形和电压有效值正常，判断电弧故障出现在电弧故障检测装置后端。

在一个实施例中，电流采样模块包括：

工频电流互感器和低频采样电路，采样工频电流信号；

高频电流互感器和高频采样电路，采样高频电流信号。

在一个实施例中，工频电流互感器的骨架为硅钢片，高频电流互感器的骨架为铁镍钼粉芯。