CN112865012A - 一种电弧火灾保护系统 - Google Patents
一种电弧火灾保护系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112865012A CN112865012A CN202110224533.8A CN202110224533A CN112865012A CN 112865012 A CN112865012 A CN 112865012A CN 202110224533 A CN202110224533 A CN 202110224533A CN 112865012 A CN112865012 A CN 112865012A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- diode
- circuit
- resistor
- cpu
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 9
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
- H02H1/0015—Using arc detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电弧火灾保护系统，其包括CPU模块以及整流变压模块，CPU模块分别与互感电路模块、程序下载模块以及输出模块电性相连，互感电路模块对待测线路进行监控，程序下载模块导入预设算法程序至CPU模块，在CPU模块内对监控信息进行运算，根据所述运算结果判断是否断开待测线路。通过互感电路模块将待测线路的电流信息转化为一定范围内转化为一定范围内的交流感应电压，之后将交流感应电压信息送入CPU模块采集电压值，再通过CPU模块内预先下载的算法程序换算出实际一次测电流值，根据电流的波形来判断电路中是否出现故障，若出现故障通过CPU模块的输出端口向输出模块发送信号，断开待测线路，从而有效的降低灾害发生。
Description
技术领域
本发明涉及电气电弧火灾防护技术领域，尤其涉及一种电弧火灾保护系统。
背景技术
现有的空气开关是当电路内发生过负荷、短路、电压降低或消失时，能自动切断电路，进行可靠的保护，但是无法读取电流的波形，无法通过电流的的波形进行有效的判断故障，进而进行脱扣断电，家用电路常会出现线路接口松动，用电过程中会产生电弧，现有空气开关无法对此作出判断而进行有效的切断保护，那么这种情况会导致火灾的发生。
发明内容
本发明提供了一种电弧火灾保护系统，旨在根据电流波形判断电路中是否出现故障，从而有效的降低灾害的发生。
本发明提供了一种电弧火灾保护系统，其包括CPU模块以及前置于所述CPU模块的电源输入端口的整流变压模块，所述CPU模块分别与互感电路模块、程序下载模块以及输出模块电性相连，所述互感电路模块用于实时对待测线路进行监控并将采集到的监控信息的发送至所述CPU模块，通过所述程序下载模块导入预设算法程序至所述CPU模块中，在所述CPU模块内对所述互感电路模块传输来的监控信息进行运算并输出运算结果，所述输出模块根据所述运算结果判断是否断开所述待测线路。
作为优选，进一步地，所述整流变压模块包括降压模块、整流模块、稳压模块以及滤波模块，所述降压模块包括并联的第一电容和第一电阻，所述降压模块串接在电源输入端零线上，所述整流模块包括并联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管正极与所述降压模块的输出端相连，所述第二二极管负极与所述降压模块的输出端相连，所述稳压模块包括与所述第二二极管串联的第三二极管，所述第三二极管的正极与所述第二二极管的正极相连，滤波模块并联于所述第三二极管两端，所述滤波模块包括并联的第二电容和第三电容，所述第二电容的正极与所述第三二极管的负极相连。
作为优选，进一步地，所述CPU模块选用的型号为STC15W408AS。
作为优选，进一步地，所述互感电路模块包括对所述待测线路进行检测的预定匝数比的电压互感器、连接于所述电压互感器输出端的整流滤波模块以及连接于所述整流滤波模块输出端的分压限流模块，所述分压限流模块的输出端与所述CPU模块的采集端口相连。
作为优选，进一步地，所述输出模块包括第二电阻、第三电阻、NPN三极管以及设置于所述待测线路上的继电器，所述第二电阻、第三电阻串联后与所述CPU模块的信号输出端口相连，所述第三电阻接地，所述NPN三极管与所述第三电阻相并联，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的基极连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间，所述NPN三极管的集电极与所述继电器相连，所述继电器的开关根据所述CPU模块的信号输出端发出的信号进行开闭动作以实现所述待测线路的开合。
本发明实施例通过互感电路模块将待测线路的电流信息转化为一定范围内转化为一定范围内的交流感应电压，之后将交流感应电压信息送入CPU模块采集电压值，再通过CPU模块内预先下载的算法程序换算出实际一次测电流值，根据电流的波形来判断电路中是否出现故障，若出现故障通过CPU模块的输出端口向输出模块发送信号，断开待测线路，从而有效的降低灾害发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种电弧火灾保护系统的示意性框图；
图2是本发明实施例提供的一种电弧火灾保护系统的整流变压模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电弧火灾保护系统的CPU模块的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种电弧火灾保护系统的互感电路模块的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种电弧火灾保护系统的程序下载模块的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种电弧火灾保护系统的输出模块的结构示意图。
具体实施方式
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做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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，是本发明实施例提供的一种电弧火灾保护系统的示意性框图，该电弧火灾保护系统包括包括CPU模块以及前置于所述CPU模块的电源输入端口的整流变压模块，所述CPU模块分别与互感电路模块、程序下载模块以及输出模块电性相连，所述互感电路模块用于实时对待测线路进行监控并将采集到的监控信息的发送至所述CPU模块，通过所述程序下载模块(如图5所示)导入预设算法程序至所述CPU模块中，在所述CPU模块内对所述互感电路模块传输来的监控信息进行运算并输出运算结果，所述输出模块根据所述运算结果判断是否断开所述待测线路。
具体地，通过互感电路模块将待测线路的电流信息转化为一定范围内转化为一定范围内的交流感应电压，之后将交流感应电压信息送入CPU模块采集电压值，再通过CPU模块内预先下载的算法程序换算出实际一次测电流值，根据电流的波形来判断电路中是否出现故障，若出现故障通过CPU模块的输出端口向输出模块发送信号，断开待测线路，从而有效的降低灾害发生。在具体实现中，CPU模块将采集到的电流/电压信号进行细化分析，可例如分析10KHz至300KHz的有效判断波形。在实际电路中，由于负载的多样性，电网中的各类谐波纷繁复杂，信号处理和计算量过大，通过对特定特征频谱的分析可以有效降低计算量，提高了响应速度，降低误报率。本次发明通过软硬件的设计，可以准确地捕捉火灾电弧发生时产生的特征波形，区分了正常电弧和火灾电弧的波形突变。基于该原理，电弧火灾保护系统可以根据电流波形判断电路中是否出现故障电弧，从而有效的降低灾害的发生。
参见图2，在一实施例中，所述整流变压模块包括降压模块、整流模块、稳压模块以及滤波模块，所述降压模块包括并联的第一电容C1和第一电阻R2，所述降压模块串接在电源输入端零线上，所述整流模块包括并联的第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1正极与所述降压模块的输出端相连，所述第二二极管D2负极与所述降压模块的输出端相连，所述稳压模块包括与所述第二二极管D2串联的第三二极管D3，所述第三二极管D3的正极与所述第二二极管D2的正极相连，滤波模块并联于所述第三二极管D3两端，所述滤波模块包括并联的第二电容C2和第三电容C3，所述第二电容C2的正极与所述第三二极管D3的负极相连。
具体地，由于单片机芯片供电电压为直流5V，常规的将220VAC交流电降压整流通常会选用变压器与二级管搭建整流降压，这样会暂用空间，为减少单片机体积及做到积极有效的降压整流，这里设计为阻容降压电路，如图2所示；阻容降压是一种利用电容在一定频率的交流信号下产生的容抗来限制最大工作电流的电路，电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。整流变压电路由4个部分组成，分别为1、RC降压，2、整流模块，3、稳压模块，4、滤波模块。
参见图3，在一实施例中，所述CPU模块选用的型号为STC15W408AS。
具体地，CPU模块选用51系列的STC15W408AS，STC15W408AS系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是宽电压/高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，采用STC第九代加密技术，无法解密，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟(±0.3％)，±1％温飘(-40℃～+85℃)，常温下温飘±0.6％(-20℃～+65℃)，ISP编程时5MHz～35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路(内部已集成高可靠复位电路，ISP编程时16级复位门槛电压可选)。3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D转换(30万次/秒)，1组超高速异步串行通信口(UART，可在3组管脚之间进行切换，分时复用可作3组串口使用)，1组高速同步串行通信端口SPI，针对串行口通信/电机控制/强干扰场合。内置比较器，功能更强大
参见图4，在一实施例中，所述互感电路模块包括对所述待测线路进行检测的预定匝数比的电压互感器、连接于所述电压互感器输出端的整流滤波模块以及连接于所述整流滤波模块输出端的分压限流模块，所述分压限流模块的输出端与所述CPU模块的采集端口相连。
具体地，通过一定匝数比的电压互感器，转化为一定范围内的交流感应电压，之后将交流感应电压整流滤波，经电阻分压限流送入CPU采集电压值，后经算法换算出实际一次测电流值。
参见图6，在一实施例中，所述输出模块包括第二电阻R7、第三电阻R8、NPN三极管Q1以及设置于所述待测线路上的继电器K1，所述第二电阻R7、第三电阻R8串联后与所述CPU模块的信号输出端口OUT1相连，所述第三电阻R8接地，所述NPN三极管Q1与所述第三电阻R8相并联，所述NPN三极管Q1的发射极接地，所述NPN三极管的基极连接于所述第二电阻R7与所述第三电阻R8之间，所述NPN三极管Q1的集电极与所述继电器K1相连，所述继电器K1的开关根据所述CPU模块的信号输出端发出的信号进行开闭动作以实现所述待测线路的开合。
具体地，CPU模块通过程序算法，计算出结果，若判断为故障，CPU输出一个控制信号，控制继电器断开主火线，若判断无故障，则不动作。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种电弧火灾保护系统，其特征在于：包括CPU模块以及前置于所述CPU模块的电源输入端口的整流变压模块，所述CPU模块分别与互感电路模块、程序下载模块以及输出模块电性相连，所述互感电路模块用于实时对待测线路进行监控并将采集到的监控信息的发送至所述CPU模块，通过所述程序下载模块导入预设算法程序至所述CPU模块中，在所述CPU模块内对所述互感电路模块传输来的监控信息进行运算并输出运算结果，所述输出模块根据所述运算结果判断是否断开所述待测线路。
2.根据权利要求1所述的电弧火灾保护系统，其特征在于，所述整流变压模块包括降压模块、整流模块、稳压模块以及滤波模块，所述降压模块包括并联的第一电容和第一电阻，所述降压模块串接在电源输入端零线上，所述整流模块包括并联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管正极与所述降压模块的输出端相连，所述第二二极管负极与所述降压模块的输出端相连，所述稳压模块包括与所述第二二极管串联的第三二极管，所述第三二极管的正极与所述第二二极管的正极相连，滤波模块并联于所述第三二极管两端，所述滤波模块包括并联的第二电容和第三电容，所述第二电容的正极与所述第三二极管的负极相连。
3.根据权利要求1所述的电弧火灾保护系统，其特征在于，所述CPU模块选用的型号为STC15W408AS。
4.根据权利要求1所述的电弧火灾保护系统，其特征在于，所述互感电路模块包括对所述待测线路进行检测的预定匝数比的电压互感器、连接于所述电压互感器输出端的整流滤波模块以及连接于所述整流滤波模块输出端的分压限流模块，所述分压限流模块的输出端与所述CPU模块的采集端口相连。
5.根据权利要求1所述的电弧火灾保护系统，其特征在于，所述输出模块包括第二电阻、第三电阻、NPN三极管以及设置于所述待测线路上的继电器，所述第二电阻、第三电阻串联后与所述CPU模块的信号输出端口相连，所述第三电阻接地，所述NPN三极管与所述第三电阻相并联，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的基极连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间，所述NPN三极管的集电极与所述继电器相连，所述继电器的开关根据所述CPU模块的信号输出端发出的信号进行开闭动作以实现所述待测线路的开合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110224533.8A CN112865012A (zh) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | 一种电弧火灾保护系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110224533.8A CN112865012A (zh) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | 一种电弧火灾保护系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112865012A true CN112865012A (zh) | 2021-05-28 |
Family
ID=75990459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110224533.8A Pending CN112865012A (zh) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | 一种电弧火灾保护系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112865012A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104979797A (zh) * | 2014-04-02 | 2015-10-14 | 海尔集团公司 | 一种具有电弧检测功能的漏电保护装置及用电设备 |
| CN107290630A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-24 | 浙江爱德电子有限公司 | 电气火灾监控探测器电路 |
| US20180191145A1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-07-05 | Gd Midea Air-Conditioning Equipment Co., Ltd. | Household appliance and apparatus and method for detecting arc fault in the same |
| CN110474293A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-11-19 | 广东恒发电器科技有限公司 | 一种带自动检测和自复位的防火、漏电保护开关及保护方法 |
| CN210835189U (zh) * | 2019-07-31 | 2020-06-23 | 国创新能源汽车智慧能源装备创新中心(江苏)有限公司 | 电弧故障和漏电故障检测保护系统及充电桩 |
-
2021
- 2021-03-01 CN CN202110224533.8A patent/CN112865012A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104979797A (zh) * | 2014-04-02 | 2015-10-14 | 海尔集团公司 | 一种具有电弧检测功能的漏电保护装置及用电设备 |
| US20180191145A1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-07-05 | Gd Midea Air-Conditioning Equipment Co., Ltd. | Household appliance and apparatus and method for detecting arc fault in the same |
| CN107290630A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-24 | 浙江爱德电子有限公司 | 电气火灾监控探测器电路 |
| CN210835189U (zh) * | 2019-07-31 | 2020-06-23 | 国创新能源汽车智慧能源装备创新中心(江苏)有限公司 | 电弧故障和漏电故障检测保护系统及充电桩 |
| CN110474293A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-11-19 | 广东恒发电器科技有限公司 | 一种带自动检测和自复位的防火、漏电保护开关及保护方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101154800B (zh) | 故障电弧保护装置 | |
| US6703842B2 (en) | Method for discriminating abnormal current including arc current in AC load circuit and apparatus for executing the same | |
| US7253637B2 (en) | Arc fault circuit interrupter system | |
| US20040042137A1 (en) | Load recognition and series arc detection using bandpass filter signatures | |
| CN108107357A (zh) | 带有自诊断功能的开关信号检测电路 | |
| CN104682394B (zh) | 一种基于自适应的双向无隙换流的防晃电装置及方法 | |
| CN102148529B (zh) | 向断路器控制单元智能供电的控制装置及其控制方法 | |
| CN202019191U (zh) | 一种电弧故障断路器 | |
| CN102169163A (zh) | 交直流自适应的开关量采集电路及其采集方法 | |
| WO2011075939A1 (zh) | 跟踪负载变化自动设定额定值的断路器 | |
| CN103344848A (zh) | 基于多微处理器的三相电源缺相判断和相序检测装置及其检测方法 | |
| CN106655075A (zh) | 一种用电设备电弧故障保护装置和用电设备控制系统 | |
| CN106849342A (zh) | 可编程双输入不间断开关电源 | |
| CN111211811A (zh) | 断路器、断路器系统、断路器通信方法、装置 | |
| CN102005912A (zh) | 一种正弦波逆变器的双重过流保护电路 | |
| CN103378581A (zh) | 一种afci综合保护装置 | |
| CN112865012A (zh) | 一种电弧火灾保护系统 | |
| CN112953009A (zh) | 一种直流配网故障保护及恢复的系统和方法 | |
| CN208272608U (zh) | 过流保护继电器电路及过流保护继电器 | |
| CN207717935U (zh) | 带有自诊断功能的开关信号检测电路 | |
| CN104078931A (zh) | 三相交流电源相序保护方法、保护电路、保护器及空调机 | |
| CN111786369A (zh) | 浪涌保护装置及其方法、家电设备 | |
| CN214279107U (zh) | 一种电气电弧火灾报警仪 | |
| CN201113388Y (zh) | 一种故障电弧保护装置 | |
| CN104810782B (zh) | 基于自恢复保险丝的电源电路及电子产品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |