CN207248992U - 一种检测家庭电弧故障的电表系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种检测家庭电弧故障的电表系统，包括智能电表，智能电表分别与电网电路和家庭电路连接，家用电器通过电源插座与家庭电路连接，所述电表系统还包括至少一个电弧检测装置，电弧检测装置被配置于家用电器与电源插座之间的电线上，电弧检测装置分别与家用电器和电源插座连接，用于检测家用电器的电弧故障；所述智能电表与电弧检测装置之间通过通信网络连接。本实用新型通过设置电弧检测装置以及智能电表，同时二者之间通过通信网络进行通信，实现了对家庭中可能随时产生的电弧故障进行实时检测，并及时地提供相应的电路保护，从源头上切断因电弧故障所引发的家庭火灾事故，保护个人的生命及财产安全。

Description

一种检测家庭电弧故障的电表系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测家庭电弧故障的电表系统。

背景技术

随着社会发展以及科技的不断进步，现代化程度越来越高，越来越多的家用电器进入到千家万户，极大地改善了人们的生活质量。但与此同时，电器火灾事故也层出不穷，对个人的生命安全以及财产安全造成较大的危害。

根据近期国内外火灾成因统计的情况，电弧故障成为了引发家庭电器火灾的主要成因，这是由于目前传统的电路保护器，如断路器、熔断器、剩余电流动作保护器等都只能对电路过载、短路或接地故障电流进行保护，而无法对电弧故障进行检测，从而无法对电弧故障引起的火灾提供保护，对于家庭而言，这无疑存在着极大的安全隐患。

在通常情况下，家庭内部的家用电器的插头与插座之间的连接点，电表与家庭电路之间的连接点，通常成为电弧故障的高发位置，且极易引起相应的火灾事故。因此，在目前我国对用户家庭电表进行全面升级改造的大背景下，本实用新型提出一种检测家庭电弧故障的电表系统，在家庭电表常规功能的基础上，对家庭中可能随时产生的电弧故障进行检测，并提供及时的电路保护，从源头上切断因电弧故障所引发的家庭火灾事故，以保护个人的生命及财产安全。

专利号为US2014327449(A1)的申请文件公开了一种用于在电表安装处确定电表和插座之间是否存在电弧状况的系统和方法，通过保持正常背景噪声的记录并且寻找所有信道上的噪声的宽带增加，以实现电弧检测。但该申请文件中仅仅涉及对电表与电路连接点上的电弧故障进行检测，无法对家庭中的各个家用电器与电路连接点上的电弧故障进行检测，从而无法实现对用户家庭中的电弧故障进行较为全面的检测，不利于对电弧故障，尤其是家用电器与电路连接处的电弧故障，引起的家庭火灾进行防护。

实用新型内容

本实用新型为了解决目前无法有效地对家庭电弧故障进行检测的问题，提出一种检测家庭电弧故障的电表系统，在家庭电表常规功能的基础上，对家庭中可能随时产生的电弧故障进行检测，并提供及时的电路保护，从源头上切断因电弧故障所引发的家庭火灾事故，以保护个人的生命及财产安全。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种检测家庭电弧故障的电表系统，包括智能电表，智能电表分别与电网电路和家庭电路连接，家用电器通过电源插座与家庭电路连接，所述电表系统还包括至少一个电弧检测装置，所述电弧检测装置分别一一对应地与家用电器配合，所述电弧检测装置被配置于家用电器与电源插座之间的电线上，电弧检测装置分别与家用电器和电源插座连接，用于检测家用电器的电弧故障；

所述智能电表与电弧检测装置之间通过通信网络连接；

所述智能电表包括：

中央处理器，用于处理电弧检测相关信息；

电表检测模块，与中央处理器连接，用于检测电表的电弧故障；

电流/电压验证模块，分别与家庭电路、中央处理器连接，用于获取电流或电压信号，对电弧故障进行验证；

通信模块，与中央处理器连接。

进一步的，所述电弧检测装置包括：

控制单元，对电弧检测装置各部件进行控制；

断路开关，与家用电器和电源插座之间的电线连接，断路开关与控制单元连接；

电弧检测模块，与控制单元连接，用于检测家用电器的电弧故障；

通信单元，与控制单元连接，通信单元与所述通信模块之间通过通信网络连接；

供电单元，为独立的供电装置，被配置于电弧检测装置的电控板上，为电弧检测装置的相关部件提供电力。

优选的，智能电表的电表检测模块与电弧检测装置的电弧检测模块具有相同的元器件；

所述电表检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值；

所述电弧检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值。

进一步的，在智能电表中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、中央处理器连接；

在电弧检测装置中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、控制单元连接。

进一步的，所述电流/电压验证模块包括：

电流传感器，与家庭电路连接，用于检测家庭电路中电压或电流信号；

信号放大器，与电流传感器连接，用于将电压或电流信号进行变换放大；

滤波器，分别与信号放大器、中央处理器连接。

优选的，所述智能电表还包括：

电路开关，与家庭电路连接，被配置于智能电表内部，电网开关与中央处理器连接；

存储模块，与中央处理器连接，用于存储电弧检测相关信息。

作为优选，所述存储模块包括RAM、ROM、EEPROM、CDROM、数字通用盘(DVD)或其他光盘存储器、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备中的至少一种。

进一步的，所述电表系统还包括用户终端，所述用户终端至少具有通信功能，智能电表与用户终端之间通过通信网络连接。

优选的，所述通信网络为无线通信网络。

与现有技术相比，本实用新型提出一种检测家庭电弧故障的电表系统，通过设置电弧检测装置以及智能电表，同时二者之间通过通信网络进行通信，实现了对家庭中可能随时产生的电弧故障进行实时检测，并及时地提供相应的电路保护，从源头上切断因电弧故障所引发的家庭火灾事故，以保护个人的生命及财产安全；此外，通过在智能电表中设置电流/电压验证模块，对电弧故障进行验证，提高了电表系统对电弧故障检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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是本实用新型所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统的通信结构示意图；

图2是本实用新型所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统的电路结构示意图；

图3是本实用新型所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统的智能电表的模块结构示意图；

图4是本实用新型所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统的电弧检测装置的模块结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

如附图1-3所示，一种检测家庭电弧故障的电表系统，包括智能电表，智能电表分别与电网电路和家庭电路连接，家用电器通过电源插座与家庭电路连接，其中，智能电表、家用电器与相关电路之间的电路连接与现有技术一致，在此不做赘述。

所述电表系统还包括至少一个电弧检测装置，所述电弧检测装置分别一一对应地与家用电器配合，所述电弧检测装置被配置于家用电器与电源插座之间的电线上，电弧检测装置分别与家用电器和电源插座连接，用于检测家用电器的电弧故障；所述智能电表与电弧检测装置之间通过通信网络连接；

所述智能电表包括：中央处理器，用于处理电弧检测相关信息；电表检测模块，与中央处理器连接，用于检测电表的电弧故障；电流/电压验证模块，分别与家庭电路、中央处理器连接，用于对电弧故障进行验证；通信模块，与中央处理器连接，用于实现智能电表的通信功能。需要说明的是，智能电表的其余结构，均与现有技术一致，在此不做赘述。

通常情况下在家庭内部，家用电器的插头与插座之间的连接点，电表与家庭电路之间的连接点，通常成为电弧故障的高发位置，因此在本实施例中，通过设置电弧检测装置，检测家用电器的电弧故障，同时在智能电表上设置电表检测模块，用于检测电表的电弧故障，以此对家庭内部进行电弧故障的实时检测。

当电弧检测装置检测到相应家用电器的电弧故障时，电弧检测装置通过通信网络将相关检测信息发送给智能电表，智能电表在接收到相关检测信息后，通过电流/电压验证模块对家庭电路上的电压/电流信号进行分析处理，对电弧故障进行验证；若确定电弧故障存在，电表系统进行相应的电路保护动作。

相应的，当智能电表的电表检测模块检测到智能电表处的电弧故障时，电表系统可以直接对智能电表进行相应的电路保护动作，或者通过电流/电压验证模块对电弧故障进行验证后，再进行相应的电路保护动作。

本实施例提出的一种检测家庭电弧故障的电表系统，通过设置电弧检测装置以及智能电表，同时二者之间通过通信网络进行通信，实现了对家庭中可能随时产生的电弧故障进行实时检测，并及时地提供相应的电路保护，从源头上切断因电弧故障所引发的家庭火灾事故，以保护个人的生命及财产安全；此外，通过在智能电表中设置电流/电压验证模块，对电弧故障进行验证，提高了电表系统对电弧故障检测的准确性。

实施例2

如附图3-4所示，为了进一步介绍所述电表系统对电弧故障的检测，本实施例对电弧检测装置以及智能电表做进一步说明，所述电弧检测装置包括：

控制单元，对电弧检测装置各部件进行控制，诸如控制断路开关的启闭，控制通信单元进行通信，将电弧检测模块检测到的电弧故障信息发送至通信单元等；

断路开关，与家用电器和电源插座之间的电线连接，断路开关与控制单元连接；

电弧检测模块，与控制单元连接，用于检测家用电器的电弧故障；

通信单元，与控制单元连接，通信单元与所述通信模块之间通过通信网络连接；

供电单元，为独立的供电装置，被配置于电弧检测装置的电控板上，为电弧检测装置的相关部件提供电力。

在实施例1的基础上，所述智能电表还包括：

电路开关，与家庭电路连接，被配置于智能电表内部，电网开关与中央处理器连接；

计时模块，与中央处理器连接，在电弧检测过程中处理相关的时间信息。

需要说明的是，智能电表的电表检测模块与电弧检测装置的电弧检测模块具有相同的元器件，所述电表检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值。

所述电弧检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值。

且在智能电表中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、中央处理器连接；在电弧检测装置中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、控制单元连接。

通常，电路中发生电弧故障时生成的电弧不仅会生成光谱信号，而且在ISM频谱中，尤其是ISM 900Mhz的频段处也会生成相应的电波信号，因此在检测电弧故障时，可以通过ISM频带读取器接收相应位置附近的电波信号，然后RSSI值处理器会对电波信号进行处理，生成在ISM 900Mhz频段处的RSSI值。

若电弧检测装置检测到家用电器处相应的电波信号，则电弧检测装置将检测到的RSSI值发送至智能电表，智能电表获取RSSI值之后，中央处理器通过将RSSI值与RSSI预设值进行比较，若RSSI值大于RSSI预设值，说明家用电器发生电弧故障，中央处理器生成断电命令，并将断电命令发送至电弧检测装置，控制单元根据断电命令，关闭断路开关，切断家用电器与家庭电路之间的电路连接，从而解除家用电器的电弧故障；另外，通过计时模块计时，在经过额定时间后，中央处理器生成电弧验证命令，并将电路验证命令发送至电弧检测装置；在供电单元的独立电力支持下，控制单元根据电弧验证命令，启动断路开关，使家用电器与家庭电路连接，并进行上述家用电器的电弧检测过程，若仍存在电弧故障，则系统将家用电器与家庭电路断开，并保持其断开状态，若不存在电弧故障，则保持家用电器与家庭电路连接。

相应的，若电表检测模块检测到智能电表处相应的电波信号，并生成RSSI值，中央处理器直接将RSSI值与RSSI预设值进行比较，若RSSI值大于RSSI预设值，说明智能电表发生电弧故障，中央处理器关闭电路开关，切断智能电表与家庭电路之间的连接，从而解除智能电表的电弧故障。另外，通过计时模块计时，在经过额定时间后，中央处理器启动电路开关，使智能电表与家庭电路之间重新连接，并进行上述智能电表的电弧检测过程，若仍存在电弧故障，则将智能电表与家庭电路断开，并保持其断开状态，若不存在电弧故障，则保持智能电表与家庭电路连接。

实施例3

为了提高所述电表系统对电弧故障检测的准确性，如附图3所示，智能电表中设置有电流/电压验证模块，所述电流/电压验证模块包括：

电流传感器，与家庭电路连接，用于检测家庭电路中电压或电流信号；

信号放大器，与电流传感器连接，用于将电压或电流信号进行变换放大；

滤波器，分别与信号放大器、中央处理器连接，对电压或电流信号的波形进行过滤。

由于在我国目前家庭用电的交流电环境下，当电弧故障发生时，电弧会在一个交流电周期内发生两次熄灭-重新燃弧的过程，这使得电流波形中含有大量的高频噪音，且同时使得电压波形趋近于矩形。因此，通过电流传感器检测电压或电流信号，信号放大器将电压或电流信号放大后，经过滤波器对波形进行过滤后，若检测到电流信号中仍存在大量高频噪音，且电压波形近似与矩形，则可以说明电弧故障的发生。

在实施例2的基础上，当中央处理器通过将RSSI值与RSSI预设值进行比较，且判断结果为RSSI值大于RSSI预设值后，中央处理器通过电流/电压验证模块获取相应的电流/电压信号，判断电流/电压信号是否满足预设电流/电压条件，若满足，则说明电弧故障的发生，则进行后续电路保护过程；若不满足，则说明电弧故障未发生，电弧检测装置或智能电表继续进行相应的电弧检测过程。

实施例4

如附图1所示，所述电表系统还包括用户终端，所述用户终端至少具有通信功能，智能电表与用户终端之间通过通信网络连接。当电表系统检测到电弧故障发生时，智能电表通过通信网络，将电弧故障信息发送至用户终端，以提醒用户对相应的电器设备或电表进行维护。

其中，作为优选，用户终端为便于用户携带的具有通信功能的设备，例如手机、电脑、智能手环、智能手表等设备。

另外，在本实用新型中，通信网络优选为无线通信网络，包括3G网络、4G网络、Wi-Fi(802.11)网络、Wi-Max(802.16)网络、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频(FHSS)无线电网络中的任一个。

实施例5

如附图3所示，所述智能电表还包括存储模块，与中央处理器连接，用于存储电弧检测相关信息。

其中，存储模块包括RAM、ROM、EEPROM、CDROM、数字通用盘(DVD)或其他光盘存储器、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备中的至少一种；

具体的，所述存储模块存储有RSSI预设值、断电指令、额定时间值、电弧验证指令、预设电流/电压信息、用户提醒信息等电弧检测相关的信息。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种检测家庭电弧故障的电表系统，包括智能电表，智能电表分别与电网电路和家庭电路连接，家用电器通过电源插座与家庭电路连接，其特征在于，所述电表系统还包括至少一个电弧检测装置，所述电弧检测装置分别一一对应地与家用电器配合，所述电弧检测装置被配置于家用电器与电源插座之间的电线上，电弧检测装置分别与家用电器和电源插座连接，用于检测家用电器的电弧故障；

所述智能电表与电弧检测装置之间通过通信网络连接；

所述智能电表包括：

中央处理器，用于处理电弧检测相关信息；

电表检测模块，与中央处理器连接，用于检测电表的电弧故障；

电流/电压验证模块，分别与家庭电路、中央处理器连接，用于获取电流或电压信号，对电弧故障进行验证；

通信模块，与中央处理器连接。

2.如权利要求1所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，所述电弧检测装置包括：

控制单元，对电弧检测装置各部件进行控制；

断路开关，与家用电器和电源插座之间的电线连接，断路开关与控制单元连接；

电弧检测模块，与控制单元连接，用于检测家用电器的电弧故障；

通信单元，与控制单元连接，通信单元与所述通信模块之间通过通信网络连接；

供电单元，为独立的供电装置，被配置于电弧检测装置的电控板上，为电弧检测装置的相关部件提供电力。

3.如权利要求1所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，智能电表的电表检测模块与电弧检测装置的电弧检测模块具有相同的元器件；

所述电表检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值；

所述电弧检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值。

4.如权利要求3所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，在智能电表中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、中央处理器连接；

在电弧检测装置中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、控制单元连接。

5.如权利要求1所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，所述电流/电压验证模块包括：

电流传感器，与家庭电路连接，用于检测家庭电路中电压或电流信号；

信号放大器，与电流传感器连接，用于将电压或电流信号进行变换放大；

滤波器，分别与信号放大器、中央处理器连接。

6.如权利要求1所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，所述智能电表还包括：

电路开关，与家庭电路连接，被配置于智能电表内部，电网开关与中央处理器连接；

存储模块，与中央处理器连接，用于存储电弧检测相关信息。

7.如权利要求6所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，所述存储模块包括RAM、ROM、EEPROM、CDROM、数字通用盘(DVD)或其他光盘存储器、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，所述电表系统还包括用户终端，所述用户终端至少具有通信功能，智能电表与用户终端之间通过通信网络连接。

9.如权利要求1所述的一种检测家庭电弧故障的电表系统，其特征在于，所述通信网络为无线通信网络。