CN202230166U - 故障电弧检测模块和电气火灾监控探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种故障电弧检测模块包括：一采集负载线路中的电弧信号的高频信号采样单元；一将高频信号采样单元的输出信号进行滤波处理的信号处理单元；一采集负载线路中的电源零点的电源零点采集单元；一能够根据信号处理单元和电源零点采集单元的输出信号识别出故障电弧的故障电弧分析单元。还公开了一种电气火灾监控探测器，包括一如上所述的故障电弧检测模块。本技术方案加入了故障电弧检测模块，通过诊断电路中的电流的变化，从而分析、判断是否存在能引发火灾的故障电弧，最终实现监控检测电路是否有火灾发生或存在火灾发生的隐患。能够起到有效预防由于故障电弧引起的电气火灾，保护人民的生命财产安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及火灾监控技术领域，尤其涉及一种故障电弧检测模块以及采用上述故障电弧检测模块的电气火灾监控探测器。
背景技术
目前，在电气火灾监控领域，探测模块有剩余电流传感器、测温传感器等，而对于测温传感器由于使用及检测局限性太大，在实际电气火灾监控预防方面起到的效果有限；剩余电流检测也具有很大的局限性，只能检测电路中的剩余电流，来预警火灾的发生。而能够引发电气火灾的一个主要原因是线路老化或各种其他原因引起的线路连接虚断、虚短而发生的故障电弧，由于线路的虚短、虚断而引发的故障电弧在我们的生活总经常会遇到，如线路发生切割或碾压导致绝缘层破损、生活中电器开关的接线柱松动以及线路绝缘老化这些和我们生活息息相关的动作都会伴随有故障电弧的发生，而故障电弧引燃周围的易燃物，便会引起电气火灾。对这种故障电弧引发的电气火灾在目前市场上并没有可靠的检测手段和监控探测设备，这样造成了电弧式电气火灾的频繁发生，却得不到有效的预防。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的之一是提供一种故障电弧探测模块，能对因线路虚短、虚断而产生的故障电弧进行有效检测。
本实用新型的目的之二是提供一种电气火灾监控探测器，采用上述故障电弧检测模块检测电路中的故障电弧并预警，达到对电气火灾以及能引发电气火灾的隐患预警的目的。
为了达到上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
一种故障电弧检测模块包括：一采集负载线路中的电弧信号的高频信号采样单元；一将高频信号采样单元的输出信号进行滤波处理的信号处理单元；一采集负载线路中的电源零点的电源零点采集单元；一能够根据信号处理单元和电源零点采集单元的输出信号识别出故障电弧的故障电弧分析单元。通过高频信号采样单元采集电弧信号，并将信号传输给信号处理单元进行处理，最后将处理好的电弧信号传输给故障电弧分析单元，故障电弧分析单元收集到电弧信号，并采集电源零点采集单元的信息，来区分好弧、坏弧，如果是好弧将继续检测，如果是坏弧将会向上端中央处理单元发出报警信号，实现了故障电弧的分析检测。
作为优选，所述高频信号采样单元包括：一采集负载线路中的电弧信号的高频采样线圈；一将采集的电弧信号进行滤波处理的滤波电容；若干将滤波后的信号进行采样的采样电阻；一将采样信号进行整流处理的整流电路。
作为优选，所述电源零点采集单元包括：一接在负载线路中的整流桥；一连接在整流桥的输出端的光耦，光耦的输出端连接至故障电弧分析单元。
一种电气火灾监控探测器，包括一如上所述的连接在负载线路中并能够识别出故障电弧的故障电弧检测模块；一接受故障电弧检测模块的输出信号并做出相应处理的中央处理单元；一为中央处理单元和故障电弧检测模块供电的电源模块；一能够与上级探测器进行通讯连接的上位机通讯单元，上位机通讯单元与中央处理单元连接。
作为优选，所述电源模块包括：一从负载线路取电并提供稳压电源的开关电源单元；一通过电池提供稳压电源的备用电源单元；一能够在开关电源单元和备用电源单元之间实现自动切换供电的电源自动切换单元。
进一步优选，所述电源模块包括：一监控开关电源单元和备用电源单元的工作状态的电源状态采集单元，电源状态采集单元的输出端连接中央处理单元。
作为优选，所述上位机通讯单元采用恒流源电流信号或RS485通讯模式。
本实用新型由于采用了以上的技术方案，故障电弧检测模块能检测线路中存在的电弧，并区分电弧的类型为好弧或者能引发火灾的故障电弧，如检测到故障电弧，将及时发出声光报警并将报警上传给监控探测器，对由于线路虚短或虚断引起的电气火灾起到有效的监控检测，填补了国内故障电弧式电气火灾监控探测设备市场的空白。本实用新型在电气火灾消防预警领域应用了先进的故障电弧检测技术，加入了故障电弧检测功能，通过诊断电路中的电流的变化，从而分析、判断是否存在能引发火灾的故障电弧，最终实现监控检测电路是否有火灾发生或存在火灾发生的隐患。能够起到有效预防由于故障电弧引起的电气火灾，保护人民的生命财产安全。
附图说明
图1是实施例1的电路原理框图。
图2是实施例1中高频信号采样单元的电路图。
图3是实施例1中信号处理单元的电路图。
图4是实施例1中电源零点采集单元的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。
实施例1：
如图1所示的一种电气火灾监控探测器，包括：一连接在负载线路中并能够识别出故障电弧的故障电弧检测模块2；一接受故障电弧检测模块2的输出信号并做出相应处理的中央处理单元k；一为中央处理单元k和故障电弧检测模块2供电的电源模块1；一能够进行现场指示的声光报警单元e，声光报警单元e与中央处理单元k连接；一能够与上级探测器进行通讯连接的上位机通讯单元f，上位机通讯单元f与中央处理单元k连接。
如图1所示，所述电源模块1包括：一从负载线路取电并提供稳压电源的开关电源单元g；一通过电池提供稳压电源的备用电源单元h；一能够在开关电源单元g和备用电源单元h之间实现自动切换供电的电源自动切换单元i；一监控开关电源单元g和备用电源单元h的工作状态的电源状态采集单元j，电源状态采集单元j的输出端连接中央处理单元k。开关电源单元g从负载线路中取电，通过处理产生用于探测器内部供电的稳压电源；探测器内部有备用电源单元h，当线路中断电后，备用电源单元h就通过镍氢电池为探测器提供稳压电源。电源的自动切换是由电源自动切换单元i自动进行转换的，当开关电源单元g有电时，开关电源供电，当开关电源单元g断电后，自动切换到备用电源单元h供电，当开关电源单元g再上电后，电源自动切换单元i自动切换到开关电源供电。中央处理单元k通过电源状态采集单元j采集开关电源单元g以及备用电源单元h的电源电压，通过内部判断当前是开关电源单元g还是备用电源单元h供电，然后将电源供电信息发送给声光报警单元e，在探测器界面上的开关电源单元供电指示灯将会亮或者灭。当中央处理单元k运行正常时，并会发出一个正常工作信号给声光报警单元e，声光报警单元e会在探测器前面板上指示探测器模块工作正常状态。
如图1所示，所述故障电弧检测模块2包括：一采集负载线路中的电弧信号的高频信号采样单元a；一将高频信号采样单元的输出信号进行滤波处理的信号处理单元b；一采集负载线路中的电源零点的电源零点采集单元d；一能够根据信号处理单元和电源零点采集单元的输出信号识别出故障电弧的故障电弧分析单元c，故障电弧分析单元c的输出端连接中央处理单元k。高频信号采集单元a通过高频采样线圈采集负载线路中的电弧信号；高频采样线圈将采集到的电弧信号传输给信号处理单元b，信号处理单元b在内部对信号进行处理，将处理后的信号传输给故障电弧分析单元c，故障电弧处理单元c通过电源零点采集单元d采集负载线路中的电源零点，通过内部程序分析判断上述信号，就可以检测出电路是否存在有可引发火灾的故障电弧。当故障电弧分析单元判断完电弧信号后，给出一个负载线路状态判断信号，并将负载线路状态判断信号传输给中央处理单元k，中央处理单元k根据故障电弧分析单元c给出的判断信号，分析判断线路情况，然后将信息传输给声光报警单元e以及上位机通讯单元f，上位机通讯单元f可以通过RS485控制中央处理单元k复位以及消音操作，中央处理单元k如果检测到故障电弧将会通知声光报警单元e发出声光报警，并控制上位机通讯单元f向探测器外部的上级探测器发出报警信号，上位机通讯单元f通过恒流源或者RS485向上级探测器传输状态命令；如果中央处理单元k接收到故障电弧单元c发出的线路正常信号，将会通知声光报警单元发出负载线路正常状态指示，并控制上位机通讯单元f，通过恒流源电流信号或者RS485对探测器外部的上级探测器发出负载线路正常报告。
如图2所示，所述高频信号采样单元包括：一采集负载线路中的电弧信号的高频采样线圈a1；一将采集的电弧信号进行滤波处理的滤波电容a2；将滤波后的信号进行采样的采样电阻a3、a4；一将采样信号进行整流处理的整流电路a5。故障电弧采样单元通过高频采样线圈a1采集负载电路a6中的电弧信号，通过滤波电容a2滤波，滤波后的采样信号经过采样电阻a3、a4，并通过整流电路a5将要收集的信号上传给信号处理单元。其优点在于采用了高频线圈对负载线路进行采样，这样能跳过低频交流信号而直接收集线路中出现的高频电弧信号，这样可以直接滤除杂波的干扰，并节省了转换分析过程；而且在采样过程中还应用了整流桥a5，优点在于能够将负半周期的波整合到正半周，增加了能检测到的有效弧半波的个数。
如图3所示，信号处理单元b接收到从故障电弧采样单元传输过来的电弧信号，通过二极管b1、电阻b2以及电阻b4、电容b3、b5对信号波形进行处理，并将处理筛选过的电弧信号上传给图1中的故障电弧分析处理单元c。其优点在于采用二极管b1限幅，去除了故障电弧采样单元传输过来的幅值过大的尖峰脉冲波，这样防止很高电压的脉冲波传输给故障电弧分析处理单元，防止烧坏主分析芯片，并且能起到抗外部磁场干扰的效果，大大提高了模块的防干扰功能，而再通过后边电阻、电容的高通滤波，能将电弧波滤除杂波再传输给故障电弧分析处理单元，这样大大提高了传输过来的电弧波的信号质量，去除了由于外部干扰而造成的杂波，更有利于对故障电弧的分析和判断，简化了判断的步骤而且提高的判断故障电弧的准确性。
如图4所示，所述电源零点采集单元包括：一接在负载线路中的整流桥d1；一连接在整流桥的输出端的光耦d4，光耦d4的输出端连接至故障电弧分析单元c。其优点在于为故障电弧的分析提供了一个正弦电流的过零点，这样在分析故障电弧信号时更能判断是在正弦波的波峰还是在零点位置产生的电弧信号，有助于故障电弧分析处理单元c分析区分故障电弧；而过零采样直接采取了整流桥d1加电阻d2、d3降压，然后通过光耦d4采集零点的方法，结构简单易行，所用元器件少，节省了成本。
Claims (7)
1.一种故障电弧检测模块，其特征在于，包括：
一采集负载线路中的电弧信号的高频信号采样单元；
一将高频信号采样单元的输出信号进行滤波处理的信号处理单元；
一采集负载线路中的电源零点的电源零点采集单元；
一能够根据信号处理单元和电源零点采集单元的输出信号识别出故障电弧的故障电弧分析单元。
2.根据权利要求1所述的一种故障电弧检测模块，其特征在于，所述高频信号采样单元包括：
一采集负载线路中的电弧信号的高频采样线圈；
一将采集的电弧信号进行滤波处理的滤波电容；
若干将滤波后的信号进行采样的采样电阻；
一将采样信号进行整流处理的整流电路。
3.根据权利要求1所述的一种故障电弧检测模块，其特征在于，所述电源零点采集单元包括：
一接在负载线路中的整流桥；
一连接在整流桥的输出端的光耦，光耦的输出端连接至故障电弧分析单元。
4.一种电气火灾监控探测器，其特征在于，包括：
一如权利要求1或2或3所述的故障电弧检测模块(2)；
一接受故障电弧检测模块(2)的输出信号并做出相应处理的中央处理单元；
一为中央处理单元和故障电弧检测模块(2)供电的电源模块(1)；
一能够与上级探测器进行通讯连接的上位机通讯单元，上位机通讯单元与中央处理单元连接。
5.根据权利要求4所述的一种电气火灾监控探测器，其特征在于，所述电源模块(1)包括：
一从负载线路取电并提供稳压电源的开关电源单元；
一通过电池提供稳压电源的备用电源单元；
一能够在开关电源单元和备用电源单元之间实现自动切换供电的电源自动切换单元。
6.根据权利要求5所述的一种电气火灾监控探测器，其特征在于，所述电源模块(1)包括：
一监控开关电源单元和备用电源单元的工作状态的电源状态采集单元，电源状态采集单元的输出端连接中央处理单元。
7.根据权利要求4所述的一种电气火灾监控探测器，其特征在于，所述上位机通讯单元采用恒流源电流信号或RS485通讯模式。
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Assignee: Ningbo Xi Yu Intelligent Technology Co., Ltd. Assignor: Ningbo Xi Yu electrical Polytron Technologies Inc Contract record no.: 2017330000150 Denomination of utility model: Fault electric arc detection module and electric fire hazard monitoring detector Granted publication date: 20120523 License type: Exclusive License Record date: 20171123 |
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