CN103560477A - 嵌入电气设备的供电线路电弧故障保护器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，通过在电气设备与其电源进线之间，即在电源进线处或电源接线柱内的设备侧，加装电弧故障检测保护装置，来实现对发生在电气设备电源接线柱或进线处之外的线路或支路上的电弧故障进行检测与保护，同时避免电气设备免受当前电弧故障的影响；也可将其安装在配电柜、配电箱或控制箱前端，用于监测保护本级箱体与其上级箱体或供电设备之间的供电线路的电弧故障。通过将本发明与主回路电流型电弧故障检测方法配合使用，还可实现低压系统多层级电弧故障检测与保护。
Description
技术领域
本发明涉及各类电气设备及其供电线路的故障保护领域，特别是涉及一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法。
背景技术
电弧故障是引起电气火灾的重要原因之一。目前的电弧故障检测主要是基于配电箱主回路电流信号对发生在主回路及各支路的电弧故障加以辨识，对配电线路总体是否发生电弧故障具有辨识能力，但缺乏对具体电弧故障线路及其对应电气设备的定位及识别能力。因此，对配电支路较多、各类插座及其引线较多时，对电弧故障线路查找十分不便，尤其对设备接线柱松动、各类插座接插松动造成的电弧故障，以及电弧故障初期电弧发生微弱，往往难以实现电弧故障的具体定位或确定故障线路，影响了电弧故障断路器的可靠应用，也为低压供电线路的电弧故障检修带来困难。
发明内容
本发明的目的是提出一种能检测到电气设备接线端子及其供电线路电弧故障，且适用于各类电气设备的电弧故障检测保护装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，其特征在于：通过在电气设备与其电源进线之间，即在电源进线处或电源接线柱内的设备侧，加装电压型电弧故障检测保护装置，来实现对发生在电气设备电源接线柱或进线处之外的线路或支路上的电弧故障进行检测与保护，同时确保电气设备免受该电弧故障的影响；通过在配电柜、配电箱或控制箱前端安装电压型电弧故障检测保护装置，可实现对本级箱体与其上级箱体或供电设备之间的供电线路的电弧故障监测与保护。
更进一步的，所述电压型电弧故障检测保护装置采用电压型电弧故障检测技术来检测电弧故障，其通过在电气设备电源接线柱之后安装电压互感器来监测供电线路的电压信号，并以电压信号中因电弧故障引起的电压畸变信息作为判断依据，从而实现对供电线路上的电弧故障的实时检测；其实现过程包括以下几个步骤：
1）对经信号调理后的电气设备电源进线侧电压进行实时的A/D采样，并对其进行数字滤波，滤除信号中的线路噪声；
2）对经滤波后的信号进行算法处理，提取出信号中的电弧故障特征量；
3）根据该故障特征量及预设的故障判断规则，判断该电气设备所处支路上是否发生了电弧故障；若是，微处理器的I/O口输出信号控制自动开关切断电源进线，并同时给出报警信号；若否，返回步骤1）重新开始检测。
更进一步的，通过对所述电压型电弧故障检测保护装置加装声光报警或通讯接口，还可将其应用于设备供电线路或支路的电弧故障报警。
更进一步的，将所述方法与主回路电流型电弧故障检测方法配合使用，可实现低压系统多层级电弧故障检测与保护。
更进一步的，所述电气设备包括工业和民用建筑中的机电设备、控制或保护开关设备、工业和民用的各类插座或家用电器。
更进一步的， 可在产品开发的过程中将电压型电弧故障检测保护装置与电气设备的电源进线端子或电源模块集成，也可在已有产品的电源进线处加装该装置来实现对电气设备及其供电线路的电弧故障保护。
本发明的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法通过采集电气设备电源端的电压信号，以电压中含有的电弧故障信息作为故障特征量来对电弧故障进行判断，克服了电流型检测方法泛化能力不强、可靠性不足等问题；将电弧故障检测保护装置直接加装在原有电气设备的电源端或嵌入到电气设备的电源模块中，使得保护更有针对性，当电气设备前端线路或支路发生电弧故障时，该保护器能快速的切断电源，避免电弧故障的进一步发展，同时确保所接的电气设备免受当前电弧故障的影响。
附图说明
图1为本发明一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法的安装示意图。
图2为本发明一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法的实施例的基本架构图。
图3为本发明一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法的实施例的电弧故障检测示意图。
图4为本发明一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法的电弧故障检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行进一步的地说明。
如图1所示，本发明的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，通过在电气设备（包括工业和民用建筑中的机电设备、控制或保护开关设备、工业和民用的各类插座、各类家用电器）与其电源进线之间，即在电源进线处或电源接线柱内的设备侧，加装电压型电弧故障检测保护装置，来实现对发生在电气设备电源接线柱或进线处之外的线路或支路上的电弧故障进行检测与保护，同时确保电气设备免受该电弧故障的影响；通过在配电柜、配电箱或控制箱前端安装电压型电弧故障检测保护装置，可实现对本级箱体与其上级箱体或供电设备之间的供电线路的电弧故障监测与保护。
所述电压型电弧故障检测保护装置采用电压型电弧故障检测技术来检测电弧故障，其通过在电气设备电源接线柱之后安装电压互感器（如图1所示）来监测供电线路的电压信号，并以电压信号中因电弧故障引起的电压畸变信息作为判断依据，从而实现对供电线路上的电弧故障的实时检测。
以下结合图2-4对电压型电弧故障检测保护装置的结构、电弧故障检测原理及其实现流程做进一步的解释：
在本实施例中，采用如图1所示的电压型电弧故障检测保护装置，其主要包括电压互感器、电源模块、自动开关、电弧故障检测模块。其中，电压互感器的输出接到电弧故障检测模块的信号调理电路单元，用于采集、监测电气设备的电源端电压；电源模块用于转换市电输入电压并给电弧故障检测模块的各部分、自动开关提供电源；电弧故障检测模块包括信号调理电路、微处理器单元、继电器驱动控制电路及LED灯，用于检测电弧故障并给出相应的报警信号及自动开关的驱动信号。
本实施例在电气设备所处支路上模拟串联电弧故障，以小波变换算法作为电弧故障特征量的提取算法，对电气设备电源进线端电压进行分析，得到如图2所示的电气设备电弧故障检测示意图。由图2可以看出，通过提取电气设备电源进线电压中的故障特征量，可以实现电弧故障的有效检测。
该装置实现电弧故障检测与保护的过程包括以下几个步骤：
1）对经信号调理后的电气设备电源进线侧电压进行实时的A/D采样，并对其进行数字滤波，滤除信号中的线路噪声；
2）对经滤波后的信号进行算法处理，提取出信号中的电弧故障特征量；
3）根据该故障特征量及预设的故障判断规则，判断该电气设备所处支路上是否发生了电弧故障；若是，微处理器的I/O口输出信号控制自动开关切断电源进线，并同时点亮LED灯报警；若否，返回步骤1）重新开始检测。
除此之外，通过在本发明的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法中所述的电压型电弧故障检测保护装置加装声光报警或通讯接口，则可将其应用于设备供电线路或支路的电弧故障报警。将本发明的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法与主回路电流型电弧故障检测方法配合使用，还可实现低压系统多层级的电弧故障检测与保护。主回路电流型电弧故障故障检测方法能对其下级所有线路支路上发生的电弧故障加以检测，而本发明的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法则能检测到其上级线路支路中的电弧故障，若在供电主回路与电气设备之间的配电箱或配电柜上安装本发明的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法中所述的电压型电弧故障检测保护装置，则可实现低压系统多层级的电弧故障检测与保护。
以上是本发明一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的等同变化与修饰，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，其特征在于：通过在电气设备与其电源进线之间，即在电源进线处或电源接线柱内的设备侧，加装电压型电弧故障检测保护装置，来实现对发生在电气设备电源接线柱或进线处之外的线路或支路上的电弧故障进行检测与保护，同时确保电气设备免受该电弧故障的影响；通过在配电柜、配电箱或控制箱前端安装电压型电弧故障检测保护装置，可实现对本级箱体与其上级箱体或供电设备之间的供电线路的电弧故障监测与保护。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，其特征在于：所述电压型电弧故障检测保护装置采用电压型电弧故障检测技术来检测电弧故障，其通过在电气设备电源接线柱之后安装电压互感器来监测供电线路的电压信号，并以电压信号中因电弧故障引起的电压畸变信息作为判断依据，从而实现对供电线路上的电弧故障的实时检测；其实现过程包括以下几个步骤：
1）对经信号调理后的电气设备电源进线侧电压进行实时的A/D采样，并对其进行数字滤波，滤除信号中的线路噪声；
2）对经滤波后的信号进行算法处理，提取出信号中的电弧故障特征量；
3）根据该故障特征量及预设的故障判断规则，判断该电气设备所处支路上是否发生了电弧故障；若是，微处理器的I/O口输出信号控制自动开关切断电源进线，并同时给出报警信号；若否，返回步骤1）重新开始检测。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，其特征在于：通过加装声光报警或通讯接口，所述电压型电弧故障检测保护装置还可应用于设备供电线路或支路的电弧故障报警。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，其特征在于：将所述方法与主回路电流型电弧故障检测方法配合使用，可实现低压系统多层级电弧故障检测与保护。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，其特征在于：所述电气设备包括工业和民用建筑中的机电设备、控制或保护开关设备、工业和民用的各类插座或家用电器。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入电气设备检测供电线路电弧故障的方法，其特征在于： 可在产品开发的过程中将电压型电弧故障检测保护装置与电气设备的电源进线端子或电源模块集成，也可在已有产品的电源进线处加装该装置来实现对电气设备及其供电线路的电弧故障保护。
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