CN109633394A - 一种电弧探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电弧探测器，涉及探测器技术领域，该电弧探测器包括信号采集模块、信号调理模块、模数转换模块、DSP处理模块、报警模块、通信模块和电源模块，所述信号采集模块连接有信号调理模块，且信号调理模块连接有模数转换模块，模数转换模块连接DSP处理模块，DSP处理模块连接报警模块、通信模块和电源模块，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，通过对线路中的电流进行检测，根据正常电流与故障电弧产生时的电流进行对比，同时利用温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器进行信号的采集，判断故障电弧的产生，检测的结果更加准确，能够对线路安全进行预警和远程监控，提高线路的安全性。

Description

一种电弧探测器

技术领域

本发明涉及探测器技术领域，具体涉及一种电弧探测器。

背景技术

电弧探测器是对线路中的电弧进行检测的一种装置，随着电能的飞速发展与普遍使用，在电力设备中常出现电弧，电弧是一种气体放电现象，每年都会出现由电器使用不当而造成的火灾，给人们的生活带来巨大的损失，所以在火灾发生前对电弧进行有效的检测和预警是十分有必要的。

现有的电弧探测器在使用过程中通常是通过各种传感器安装在故障电弧附近的位置进行检测，但是对于生活用电来说，电弧产生的不明显，电弧产生的物理现象，例如发光、发热等检测的不准确，不适用于家用电气线路，为此，我们提出了一种电弧探测器。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电弧探测器，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，通过对线路中的电流进行检测，根据正常电流与故障电弧产生时的电流进行对比，同时利用温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器进行信号的采集，判断故障电弧的产生，检测的结果更加准确，能够对线路安全进行预警和远程监控，提高线路的安全性。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种电弧探测器，包括信号采集模块、信号调理模块、模数转换模块、DSP处理模块、报警模块、通信模块和电源模块，所述信号采集模块连接有信号调理模块，且信号调理模块连接有模数转换模块，所述模数转换模块连接有DSP处理模块，且DSP处理模块连接有报警模块、通信模块和电源模块，信号采集模块用于线路中电流信号的采集，所述信号调理模块用于对采集的信号进行调理，所述模数转换模块用于将采集的模拟信号转换为数字信号，所述DSP处理模块对转换过后的数字信号进行分析判断，所述报警模块用于故障电弧产生时产生预警，所述通信模块用于数据的传输，进行远程控制，所述电源模块用于为探测器进行电能的提供。

进一步的，所述信号采集模块采用电流传感器，电流传感器对线路中的电流进行采集，且采集过程中进行多路采集。

进一步的，所述信号采集模块还包括温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器，分别对线路中的温度、弧光强度和声音等信号进行采集。

进一步的，所述信号调理模块包括放大电路、滤波电路、隔离电路和正电压偏置电路，所述放大电路用于对采集的小信号进行放大，所述滤波电路用于对高频率的信号进行过滤，所述隔离电路用于对信号进行缓冲，所述正电压偏置电路用于对信号幅值进行改变。

进一步的，所述隔离电路中选用电压跟随器进行隔离，把电流通过电阻形成的电压通到跟随器中。

进一步的，所述通信模块与上位机连接，上位机作为监控中心，实现线路的远程控制。

进一步的，所述DSP处理模块中包括算法单元和检测单元，利用算法单元对信号进行计算处理，根据计算的信号与正常信号的对比，判断故障电弧的发生，所述检测单元对算法单元中的结果进行累计统计，对累计后的结果进行判断。

进一步的，所述算法单元中采用的算法为神经网络融合算法，对温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器检测的数据进行融合。

(三)有益效果

本发明实施例提供了一种电弧探测器。具备以下有益效果：

1、利用温度传感器、弧光强度传感器、声音传感器进行多种数据的采集，避免单一数据的不准确性，提高故障电弧的辨别精度，有较高的可靠性、稳定性与环境适用性。

2、利用检测的电流进行计算分析并对比正常情况下的电流信号，操作简单，进行多次计算后再判断是否有故障电弧的产生，检测结果准确。

3、添加了通信模块，采集到的故障电弧信息通过通信模块传递给上位机，用于对线路中的电弧进行远程监控和报警，适用性更广，提高了使用的智能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明信号采集模块结构示意图；

图3为本发明信号调理模块结构示意图；

图4为本发明报警模块工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照附图，一种电弧探测器，包括信号采集模块、信号调理模块、模数转换模块、DSP处理模块、报警模块、通信模块和电源模块，信号采集模块连接有信号调理模块，信号调理模块连接有模数转换模块，模数转换模块连接有DSP处理模块，DSP处理模块连接有报警模块、通信模块和电源模块，信号采集模块用于线路中电流信号的采集，信号调理模块用于调理信号，模数转换模块用于进行模数转换，采集的信号为模拟信号，利用模数转换模块将其转换为数字信号方便与处理，DSP处理模块对转换过后的数字信号进行分析判断，所述报警模块用于故障电弧产生时产生预警，所述通信模块用于数据的传输，进行远程控制，所述电源模块为整个探测器进行电能的提供。

所述信号采集模块采用电流传感器，电流传感器对线路中的电流进行采集，且采集过程中进行多路采集。

在本实施方式中，电流传感器检测的电流信号经过信号调理模块处理后再经过模数转换成数字信号后进入DSP处理模块进行处理，根据电流的特征观察是否有故障电弧的周期产生。

所述信号采集模块还包括温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器，分别对线路中的温度、弧光强度和声音等信号进行采集。

在本实施方式中，利用温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器检测线路中的温度、弧光和声音信号，并对这些信号进行处理，根据这些信号的特征判断是否有电弧产生，一般情况下当故障电弧产生时会产生弧光，发出声响，温度升高。

所述信号调理模块包括放大电路、滤波电路、隔离电路和正电压偏置电路，所述放大电路用于对采集的小信号进行放大，所述滤波电路用于对高频率的信号进行过滤，所述隔离电路用于对信号进行缓冲，所述正电压偏置电路用于对信号幅值进行改变。

在本实施方式中，滤波电路采用电阻R2和电容C1组成的低通滤波器，将信号中的高频干扰信号过滤掉，电流信号通过隔离电路转变为电压信号，电压信号再通过放大器进行信号的放大，通过正电压偏置电路将电压信号转换为正信号，避免出现负电压信号，影响后续模块处理。

所述隔离电路中选用电压跟随器进行隔离，把电流通过电阻形成的电压通到跟随器中。

在本实施方式中，将电流传感器采集的电流信号转换为电压信号，再对电压信号进行放大处理，方便模数转换模块对电压信号的处理。

所述通信模块与上位机连接，上位机作为监控中心，实现线路的远程控制。

在本实施方式中，经过数据处理后的故障电弧的信息通过通信模块传递给上位机，上位机中利用多线程技术对线路中的电压信号进行在线检测和分析，判断是否产生故障电弧，实现上位机对整个线路的远程监控。

所述DSP处理模块中包括算法单元和检测单元，利用算法单元对信号进行计算处理，根据计算的信号与正常信号的对比，判断故障电弧的发生，所述检测单元对算法单元中的结果进行累计，对累计后的结果进行判断。

在本实施方式中，算法单元对信号进行计算处理，根据计算的信号与正常信号的对比，观察信号特征并与正常信号对比，不一致则视为一次故障，同时对故障次数进行计数，当出现一次计数时不采取立即报警，而是继续判断，累计多次判断结果，若故障次数发生累计，则对故障次数进行清零并立即报警。

所述算法单元中采用的算法为神经网络融合算法，对温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器检测的数据进行融合。

在本实施方式中，对温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器中的温度、弧光和声音等信息进行特征提取并将数据进行融合进行观察，判断电弧是否产生。

如图1-4所示，一种电弧探测器工作原理如下：通过信号采集模块对线路中的电流信号进行采集，利用信号调理模块进行调理后转换成数字信号，传输到DSP处理模块中进行处理，通过观察故障电弧的电流信号与正常电流信号的区别来判断是否产生故障，其中DSP处理模块中对故障的次数进行统计后再进行判断是否产生故障电弧，并将采集到的故障电弧信息通过通信模块传递给上位机，进行远程监控。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电弧探测器，其特征在于：包括信号采集模块、信号调理模块、模数转换模块、DSP处理模块、报警模块、通信模块和电源模块，所述信号采集模块连接有信号调理模块，且信号调理模块连接有模数转换模块，所述模数转换模块连接有DSP处理模块，且DSP处理模块连接有报警模块、通信模块和电源模块；

所述信号采集模块用于线路中电流信号的采集；

所述信号调理模块用于对采集的信号进行调理；

所述模数转换模块用于将采集的模拟信号转换为数字信号；

所述DSP处理模块对转换过后的数字信号进行分析判断；

所述报警模块用于故障电弧产生时产生预警；

所述通信模块用于数据的传输，进行远程控制；

所述电源模块用于为探测器进行电能的提供。

2.如权利要求1所述的一种电弧探测器，其特征在于：所述信号采集模块采用电流传感器，电流传感器对线路中的电流进行采集，且采集过程中进行多路采集。

3.如权利要求1所述的一种电弧探测器，其特征在于：所述信号采集模块还包括温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器，分别对线路中的温度、弧光强度和声音等信号进行采集。

4.如权利要求1所述的一种电弧探测器，其特征在于：所述信号调理模块包括放大电路、滤波电路、隔离电路和正电压偏置电路；

所述放大电路用于对采集的小信号进行放大；

所述滤波电路用于对高频率的信号进行过滤；

所述隔离电路用于对信号进行缓冲；

所述正电压偏置电路用于对信号幅值进行改变。

5.如权利要求4所述的一种电弧探测器，其特征在于：所述隔离电路中选用电压跟随器进行隔离，把电流通过电阻形成的电压通到跟随器中。

6.如权利要求1所述的一种电弧探测器，其特征在于：所述通信模块与上位机连接，上位机作为监控中心，实现线路的远程控制。

7.如权利要求1所述的一种电弧探测器，其特征在于：所述DSP处理模块中包括算法单元和检测单元，利用算法单元对信号进行计算处理，根据计算的信号与正常信号的对比，判断故障电弧的发生，所述检测单元对算法单元中的结果进行累计统计，对累计后的结果进行判断。

8.如权利要求7所述的一种电弧探测器，其特征在于：所述算法单元中采用的算法为神经网络融合算法，对温度传感器、弧光强度传感器和声音传感器检测的数据进行融合。