CN210690733U - 一种故障电弧在线检测平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种故障电弧在线检测平台，包括电弧检测单元、微处理器和警示单元，电弧采集单元包括功率采集电路、滤波钳位电路和比较电路，功率采集电路包括用于检测线路中是否存在故障电弧的功率传感器，通过设计滤波钳位电路消除工频干扰对检测信号的影响，并利用二极管钳位电路原理对微处理器起到很好的保护作用，有效提高在线检测平台对故障电弧判断的精确度，当线路中存在故障电弧时，比较电路输出高电平信号到微处理器中，微处理器根据所接收到的高电平信号驱动警示单元工作，警示单元中显示器对故障电弧发生的累计数据进行显示，并通过报警器发出预警信号，通知线路维护人员及时进行检修，具有很好的使用效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及线路安全检测技术领域，特别是涉及一种故障电弧在线检测平台。
背景技术
许多电气线路火灾事故是由线路中低于额定电流或预期短路电流的故障电弧引起的。这些危险的电弧可能发生在设计不合理或者老化的供电线路、电器插头以及家用电器的电源线、内部线束或零部件绝缘。当故障电弧发生时，线路上的漏电、过流和短路等保护装置，可能无法检测到或者无法迅速动作切断电源，极易引发火灾。目前对故障电弧的检测主要通过对电气线路中的电流、电压信号进行检测，然后送入微处理器单元中进行判断，从而控制报警单元工作状态。在实际检测过程中，由于供电网和负载端存在的工频干扰都会对电气线路中在电流、电压造成波动，从而影响对故障电弧检测判断的准确度。
所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种故障电弧在线检测平台。
其解决的技术方案是：一种故障电弧在线检测平台，包括电弧检测单元、微处理器和警示单元，所述电弧采集单元包括功率采集电路、滤波钳位电路和比较电路，所述功率采集电路包括用于检测线路中是否存在故障电弧的功率传感器，所述功率传感器的输出信号经过放大稳压后送入所述滤波钳位电路中，所述滤波钳位电路利用陷波器原理消除工频干扰，并通过二极管钳位保护后送入所述比较电路中，当线路中存在故障电弧时，所述比较电路输出高电平信号到所述微处理器中，所述微处理器根据所接收到的高电平信号驱动所述警示单元工作。
进一步的，所述功率采集电路还包括三极管VT1，三极管VT1的基极连接电阻R1、R2、电容C1的一端，电阻R1的另一端连接所述功率传感器的信号输出端，电阻R2、电容C1的另一端接地，三极管VT1的发射极通过电阻R3连接+5V电源，三极管VT1的集电极连接稳压二极管DZ1的阴极和所述滤波钳位电路的输入端，稳压二极管DZ1的阳极接地。
进一步的，所述滤波钳位电路包括运放器U1，运放器U1的反相输入端连接电阻R5、电容C3的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4、电容C2的一端，电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端连接稳压二极管DZ1的阴极，电容C2的另一端连接运放器U1的输出端，电容C3的另一端接地，运放器U1的同相输入端连接电阻R6、R7的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端连接运放器U1的输出端，运放器U1的输出端还通过电阻R8连接二极管VD1的正极、VD2负极和所述比较电路的输入端，二极管VD1的负极连接+10V电源，二极管VD2的正极接地。
进一步的，所述比较电路包括运放器U2，运放器U2的同相输入端连接所述滤波钳位电路的输出端，运放器U2的反相输入端连接电阻R9、R10、电容C4的一端，电阻R9的另一端连接+5V电源，电阻R10的另一端与电容C4的另一端并联接地，运放器U2的输出端连接所述微处理器的输入端。
进一步的，所述警示单元包括报警器和显示器，所述报警器的电源控制端连接所述微处理器的输出端，所述显示器通过数据总线连接所述微处理器。
通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型采用功率传感器对线路中的故障电弧进行检测，通过设计滤波钳位电路消除工频干扰对检测信号的影响，并利用二极管钳位电路原理对微处理器起到很好的保护作用，有效提高在线检测平台对故障电弧判断的精确度；
2.当线路中存在故障电弧时，比较电路输出高电平信号到微处理器中，微处理器根据所接收到的高电平信号驱动警示单元工作，警示单元中显示器对故障电弧发生的累计数据进行显示，方便线路维护人员观察线路历史状况，并通过报警器发出预警信号，通知线路维护人员及时进行检修，具有很好的使用效果。
附图说明
图1为本实用新型功率采集电路原理图。
图2为本实用新型滤波钳位电路原理图。
图3为本实用新型比较电路原理图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
一种故障电弧在线检测平台，包括电弧检测单元、微处理器和警示单元。电弧采集单元包括功率采集电路、滤波钳位电路和比较电路，功率采集电路包括用于检测线路中是否存在故障电弧的功率传感器P1，功率传感器P1的输出信号经过放大稳压后送入滤波钳位电路中，滤波钳位电路利用陷波器原理消除工频干扰，并通过二极管钳位保护后送入比较电路中，当线路中存在故障电弧时，比较电路输出高电平信号到微处理器中，微处理器根据所接收到的高电平信号驱动警示单元工作。具体设置时，警示单元包括报警器和显示器，报警器的电源控制端连接微处理器的输出端，显示器通过数据总线连接微处理器。
如图1所示，功率传感器P1的输入信号首先通过电容C1稳定后送入三极管VT1中进行放大，提高检测信号强度，并通过稳压二极管DZ1进行幅值稳压后送入滤波钳位电路中进一步处理。其中，三极管VT1的基极连接电阻R1、R2、电容C1的一端，电阻R1的另一端连接功率传感器P1的信号输出端，电阻R2、电容C1的另一端接地，三极管VT1的发射极通过电阻R3连接+5V电源，三极管VT1的集电极连接稳压二极管DZ1的阴极和滤波钳位电路的输入端，稳压二极管DZ1的阳极接地。
如图2所示，功率采集电路的输出信号送入滤波钳位电路中，滤波钳位电路包括运放器U1，运放器U1的反相输入端连接电阻R5、电容C3的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4、电容C2的一端，电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端连接稳压二极管DZ1的阴极，电容C2的另一端连接运放器U1的输出端，电容C3的另一端接地，运放器U1的同相输入端连接电阻R6、R7的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端连接运放器U1的输出端，运放器U1的输出端还通过电阻R8连接二极管VD1的正极、VD2负极和比较电路的输入端，二极管VD1的负极连接+10V电源，二极管VD2的正极接地。
其中，电阻R4、R5与电容C2、C3在运放器U1的运放过程中形成二阶RC带阻滤波，利用陷波器原理阻断工频信号输出，从而有效消除工频干扰对检测信号的影响，提高对故障电弧判断的精确度。由于故障电弧通常会产生高电压对微处理器造成损害，因此采用由二极管VD1、VD2利用二极管钳位电路原理将运放器U1的输出信号钳位在0-10V的范围内输出，对后级电路和微处理器起到很好的保护作用。
经过滤波钳位电路处理后的检测信号送入比较电路中处理。如图3所示，比较电路包括运放器U2，运放器U2的同相输入端连接滤波钳位电路的输出端，运放器U2的反相输入端连接电阻R9、R10、电容C4的一端，电阻R9的另一端连接+5V电源，电阻R10的另一端与电容C4的另一端并联接地，运放器U2的输出端连接微处理器的输入端。
其中，电阻R9、R10利用电阻分压原理在运放器U2的反相输入端形成安全阈值电压，电容C4对安全阈值电压起到稳定作用。滤波钳位电路的输出信号电位值与安全阈值电压进行比较，当线路中是否存在故障电弧时，功率传感器P1将检测到的故障电弧信号经过处理后到达运放器U2的电位值大于安全阈值电压，根据比较器原理可知，运放器U2的输出信号由低电平转化为高电平，微处理器将接收到的高电平信号进行内部计数，并将计数数据通过数据总线送入显示器中，方便线路维护人员观察。当计数数据超过设定值时，微处理器控制报警器通电发出预警信号，通知线路维护人员及时进行检修。
综上所述，本实用新型采用功率传感器对线路中的故障电弧进行检测，通过设计滤波钳位电路消除工频干扰对检测信号的影响，并利用二极管钳位电路原理对微处理器起到很好的保护作用，有效提高在线检测平台对故障电弧判断的精确度。
以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.一种故障电弧在线检测平台，包括电弧检测单元、微处理器和警示单元，其特征在于：所述电弧采集单元包括功率采集电路、滤波钳位电路和比较电路，所述功率采集电路包括用于检测线路中是否存在故障电弧的功率传感器，所述功率传感器的输出信号经过放大稳压后送入所述滤波钳位电路中，所述滤波钳位电路利用陷波器原理消除工频干扰，并通过二极管钳位保护后送入所述比较电路中，当线路中存在故障电弧时，所述比较电路输出高电平信号到所述微处理器中，所述微处理器根据所接收到的高电平信号驱动所述警示单元工作。
2.根据权利要求1所述的故障电弧在线检测平台，其特征在于：所述功率采集电路还包括三极管VT1，三极管VT1的基极连接电阻R1、R2、电容C1的一端，电阻R1的另一端连接所述功率传感器的信号输出端，电阻R2、电容C1的另一端接地，三极管VT1的发射极通过电阻R3连接+5V电源，三极管VT1的集电极连接稳压二极管DZ1的阴极和所述滤波钳位电路的输入端，稳压二极管DZ1的阳极接地。
3.根据权利要求2所述的故障电弧在线检测平台，其特征在于：所述滤波钳位电路包括运放器U1，运放器U1的反相输入端连接电阻R5、电容C3的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4、电容C2的一端，电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端连接稳压二极管DZ1的阴极，电容C2的另一端连接运放器U1的输出端，电容C3的另一端接地，运放器U1的同相输入端连接电阻R6、R7的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端连接运放器U1的输出端，运放器U1的输出端还通过电阻R8连接二极管VD1的正极、VD2负极和所述比较电路的输入端，二极管VD1的负极连接+10V电源，二极管VD2的正极接地。
4.根据权利要求3所述的故障电弧在线检测平台，其特征在于：所述比较电路包括运放器U2，运放器U2的同相输入端连接所述滤波钳位电路的输出端，运放器U2的反相输入端连接电阻R9、R10、电容C4的一端，电阻R9的另一端连接+5V电源，电阻R10的另一端与电容C4的另一端并联接地，运放器U2的输出端连接所述微处理器的输入端。
5.根据权利要求1所述的故障电弧在线检测平台，其特征在于：所述警示单元包括报警器和显示器，所述报警器的电源控制端连接所述微处理器的输出端，所述显示器通过数据总线连接所述微处理器。
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