CN211653050U - 故障电弧检测电路及检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种故障电弧检测电路及检测装置，所述故障电弧检测电路包括互感器电路、电源转换电路、电弧检测模块，其中：所述互感器电路，穿设于火线或零线，用于在采集电流信号的同时获取感应电流；所述电源转换电路，与所述互感器电路的输出端以及所述电弧检测模块连接，用于在互感器电路获取感应电流后，将感应电压转换为直流电后输出至所述电弧检测模块。通过直接从互感器取电，并经过电源转换电路进行转换之后给电弧检测模块供电，无需厂家额外进行电源适配，同时无需额外增加取电器件，减少了成本。

Description

故障电弧检测电路及检测装置

技术领域

本实用新型涉及故障检测领域，尤其涉及一种故障电弧检测电路及检测装置。

背景技术

现有技术中的故障电弧检测大多采用双CT(Current transformer，电流互感器)加电弧检测模块的方案。其中电弧检测模块对系统的电源一致性要求较高，一般模块厂商将模块出售给第三方厂家后，需要由第三方厂家自己进行电源设计以给检测模块供电，这其中，第三方厂家的电源设计的纹波、带载能力等都会对电弧检测模块的性能产生不确定的影响，如参数不匹配将对模块的识别准确的带来影响，如此会使得模块的通用性受到影响，同时成本也会增加。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种故障电弧检测电路及检测装置，旨在解决现有技术中适配电源困难及适配电源时增加取电器件会导致成本增加的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种故障电弧检测电路，所述故障电弧检测电路包括：互感器电路、电源转换电路、电弧检测模块，其中：

所述互感器电路，穿设于火线或零线，用于在采集电流信号的同时获取感应电流；

所述电源转换电路，与所述互感器电路的输出端以及所述电弧检测模块连接，用于在互感器电路获取感应电流后，将感应电压转换为直流电后输出至所述电弧检测模块。

可选地，所述电源转换电路包括整流电路、泄放电路、滤波电路及DC-DC转换电路；

所述整流电路连接互感器电路的输出端；

所述泄放电路分别与所述整流电路、所述电弧检测模块以及所述滤波电路连接，用于在接收到电弧检测模块发送的控制信号时释放电流；

所述DC-DC转换电路与所述滤波电路、所述电弧检测模块连接。

可选地，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管；

所述第一二极管的正极连接所述互感器电路的第一输出端及第二二极管的负极，所述第一二极管的负极与第三二极管的负极以及所述泄放电路连接，所述第三二极管的正极与第四二极管的负极连接所述互感器电路的第二输出端，所述第四二极管的正极与第二二极管的正极接地。

可选地，所述故障电弧检测电路还包括电流采样电路；

所述电流采样电路包括第一电阻及第二电阻；所述第一电阻的第一端连接所述第二二极管的正极及所述电弧检测模块的第一采样端，所述第一电阻的第二端接地；所述第二电阻的第一端连接所述第四二极管的正极及所述电弧检测模块的第二采样端，所述第二电阻的第二端接地。

可选地，所述泄放电路包括第三电阻及第一开关管；

所述第三电阻的第一端连接所述整流电路以及所述滤波电路，所述第三电阻的第二端连接所述第一开关管的输入端，所述第一开关管的受控端连接所述电弧检测模块，所述第一开关管的输出端接地。

可选地，所述第一开关管为MOS管。

可选地，所述滤波电路包括第一电容及第二电容；

所述第一电容的第一端与第二电容的第一端连接所述DC-DC转换电路的直流输入端以及所述泄放电路，所述第一电容的第二端与第二电容的第二端接地。

可选地，所述DC-DC转换电路包括DC-DC转换器、第三电容及第四电容；

所述DC-DC转换器的直流输入端连接所述滤波电路；所述DC-DC转换器的滤波电容端连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端接地；所述DC-DC转换器的直流输出端连接所述第四电容的第一端与所述电弧检测模块，所述第四电容的第二端接地；所述DC-DC转换器的接地端接地。

可选地，所述互感器电路包括低频电流互感器及高频电流互感器；

所述低频电流互感器的二次侧连接所述电源转换电路；所述高频电流互感器的二次侧连接所述信号调理电路。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种检测装置，所述检测装置包括故障电弧检测电路，所述故障电弧检测电路被配置为如上所述的故障电弧检测电路。

本实用新型实施例在所述故障电弧检测电路设置有互感器电路、电源转换电路、电弧检测模块，其中：所述电源转换电路，与所述互感器电路的输出端连接，用于将互感器电路输入的电压进行转换之后输出至所述电弧检测模块。通过借助互感器直接从公共交流电取电，并经过电源转换电路转换为直流之后给电弧检测模块供电，无需厂家额外进行电源适配，同时无需额外增加取电器件，减少了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型故障电弧检测电路一实施例的功能模块图；

图2为本实用新型故障电弧检测电路一实施例的功能模块细化图；

图3为本实用新型故障电弧检测电路应用在图2实施例中的电源转换电路结构图；

图4为本实用新型故障电弧检测装置正视图；

图5为本实用新型故障电弧检测装置侧面剖视图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种故障电弧检测电路，应用于检测装置中，该检测装置可以是洗衣机、微波炉以及电视机等，请参见图1，图1为本实用新型故障电弧检测电路一实施例的功能模块图。在本实施例中，所述故障电弧检测电路包括互感器电路100、电源转换电路200、电弧检测模块300，所述互感器电路100的输出端分别连接电源转换电路200及电弧检测模块300，所述电源转换电路200的输出端连接所述电弧检测模块300。请一并参看图1和图2，其中：

所述互感器电路100，穿设于火线L或零线(图2中以火线L举例示出)，用于在采集电流信号的同时获取感应电流。所述互感器电路100包括低频电流互感器CT_L及高频电流互感器CT_H，本实施例中，用于获取并输出感应电流至电源转换电路200的是低频电流互感器CT_L；

所述电源转换电路200，与所述互感器电路100的输出端以及所述电弧检测模块300连接，用于在互感器电路100获取感应电流后，将感应电压转换为直流电后输出至所述电弧检测模块300。

上述互感器电路100将获取的感应电流输出至电源转换电路200中，电源转换电路200通过将感应电压转换成直流电之后输出至电弧检测模块300，本实施例通过借助互感器直接从公共交流电取电，并经过电源转换电路200进行交直转换之后给电弧检测模块300供电，无需厂家额外进行电源适配，无需额外增加取电器件，减少了成本，同时保证了电源设计的一致性问题，从而解决了第三方厂商所设计电源的纹波、EMI(Electro MagneticInterference，电磁干扰)参数不达标导致电弧检测识别准确率下降的问题。给第三方厂家应用电弧检测模块带来的极大的便利。

进一步地，请一并参照图2及图3，在另一实施例中，所述电源转换电路200包括整流电路201、滤波电路203、泄放电路202及DC-DC转换电路204，所述电弧检测模块300包括信号调理电路301及MCU302。所述整流电路201连接互感器电路100的输出端；所述泄放电路202分别与所述整流电路201、所述MCU302以及所述滤波电路203连接，用于在接收到MCU302发送的控制信号时释放电流；所述DC-DC转换电路204与所述滤波电路203、所述信号调理电路301以及所述MCU302连接。

在本实施例中，互感器电路100中的所述低频电流互感器CT_L的二次侧连接所述电源转换电路200；所述高频电流互感器CT_H的二次侧连接所述信号调理电路301。所述低频电流互感器CT_L用于采集线路上的电流大小及获取感应电流并输出至电源转换电路200；所述高频电流互感器CT_H主要用于采集线路上高频信号以供进行时域/频域分析。需要说明的是，在本实施例中，所述高频电流互感器CT_H采用罗氏线圈。

所述信号调理电路301分为信号调理电路3011(图未示)及信号调理电路3012(图未示)，所述信号调理电路3011连接电流采样电路205及MCU第一采样端ADC1，信号调理电路3011包括放大电路(图未示)及低通滤波电路(图未示)，所述信号调理电路3012连接高频电流互感器CT_H的输出端及MCU第二采样端ADC2，信号调理电路3012包括信号放大电路(图未示)、辅助积分电路(图未示)、高通滤波电路(图未示)。

所述整流电路201包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及第四二极管D4；所述第一二极管D1的正极连接所述互感器电路100的第一输出端及第二二极管D2的负极，所述第一二极管D1的负极与第三二极管D3的负极以及所述泄放电路202连接，所述第三二极管D3的正极与第四二极管D4的负极连接所述互感器电路100的第二输出端，所述第四二极管D4的正极与第二二极管D2的正极接地。

所述滤波电路203包括第一电容C1及第二电容C2；所述第一电容C1的第一端与第二电容C2的第一端连接所述DC-DC转换电路204的直流输入端DCIN以及所述泄放电路202，所述第一电容C1的第二端与第二电容C2的第二端接地。

以下结合上述部件结构以及图1～图3进行技术原理的说明：

低频电流互感器CT_L输出的感应电为交流电，而信号调理电路301及MCU302均要求直流电源供电，因此需要将交流电转换为直流电之后通过DC-DC转换器之后输出稳定的直流电至所述信号调理电路301及MCU302。本实施例中的整流电路201采用桥式整流电路。滤波电路203用于尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。

所述故障电弧检测电路还包括电流采样电路205；所述电流采样电路205包括第一电阻R1及第二电阻R2；所述第一电阻R1的第一端连接所述第二二极管D2的正极及所述信号调理电路301的第一采样端V+，所述第一电阻R1的第二端接地；所述第二电阻R2的第一端连接所述第四二极管D4的正极及所述信号调理电路301的第二采样端V-，所述第二电阻R2的第二端接地。

所述第一电阻R1及第二电阻R2上分别有半个周期的电流流过，因此可以通过测量所述第一电阻R1及第二电阻R2来获取所述低频电流互感器CT_L二次侧电流的电流值，之后通过将所述低频电流互感器CT_L二次侧电流与所述低频电流互感器CT_L线圈匝比相乘获得线路电流值i_m。

所述泄放电路202包括第三电阻R3及第一开关管Q1；所述第三电阻R3的第一端连接所述整流电路201以及所述滤波电路203，所述第三电阻R3的第二端连接所述第一开关管Q1的输入端，所述第一开关管Q1的受控端连接所述MCU302，所述第一开关管Q1的输出端接地。

当线路上的瞬间电流非常大时，为了保护电源部分的器件，防止能量过大瞬间冲击器件，损坏器件，MCU302发出控制信号，使泄放电路202中的开关管导通，多余的能量通过第三电阻R3消耗掉。上述第一开关管Q1可以为MOS管，当第一开关管Q1为MOS管时，所述第一开关管Q1为PMOS管，所述第一开关管Q1的受控端、输入端及输出端分别对应PMOS管的源极、栅极和漏极。

所述DC-DC转换电路204包括DC-DC转换器(未标示)、第三电容C3及第四电容C4；

所述DC-DC转换器的直流输入端DCIN连接所述滤波电路203；所述DC-DC转换器的滤波电容端CIN连接所述第三电容C3的第一端，所述第三电容C3的第二端接地；所述DC-DC转换器的直流输出端DCOUT连接所述第四电容C4的第一端与所述MCU302及所述信号调理电路301，所述第四电容C4的第二端接地；所述DC-DC转换器的接地端GND接地。

本实施例中DC-DC转换器可以在内部集成LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)，所述滤波电容端CIN即为内部LDO输入滤波电容端CIN，该端不能对地短路，否则可能导致转换器永久性损坏，因此需要连接第三电容C3。

本实用新型还保护一种检测装置，该检测装置包括故障电弧检测电路，该故障电弧检测电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的保护装置采用了上述故障电弧检测电路的技术方案，因此该保护装置具有上述故障电弧检测电路所有的有益效果。

进一步地，请一并参看图4和图5，所述检测装置具体包括I/O接口线1、通讯接口线2、塑料外壳3、低频电流互感器4、高频电流互感器5、电路板6、灌封胶7。所述I/O接口线1、通讯接口线2、低频电流互感器4、高频电流互感器5焊接电路板6上，所述焊接后的模块放置于塑料外壳3中，利用灌封胶7密封固定。所述塑料外壳3带过4个圆形过孔和1个矩形过孔，圆形过孔用于I/O接口线1和通讯接口线2通过塑料外壳3，所述矩形过孔用于穿越火线L(或者零线N)采样。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种故障电弧检测电路，其特征在于，所述故障电弧检测电路包括：互感器电路、电源转换电路、电弧检测模块，其中：

所述互感器电路，穿设于火线或零线，用于在采集电流信号的同时获取感应电流；

所述电源转换电路，与所述互感器电路的输出端以及所述电弧检测模块连接，用于在互感器电路获取感应电流后，将感应电压转换为直流电后输出至所述电弧检测模块。

2.如权利要求1所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述电源转换电路包括整流电路、泄放电路、滤波电路及DC-DC转换电路；

所述整流电路连接互感器电路的输出端；

所述泄放电路分别与所述整流电路、所述电弧检测模块以及所述滤波电路连接，用于在接收到电弧检测模块发送的控制信号时释放电流；

所述DC-DC转换电路与所述滤波电路、所述信号调理电路以及所述电弧检测模块连接。

3.如权利要求2所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管；

所述第一二极管的正极连接所述互感器电路的第一输出端及第二二极管的负极，所述第一二极管的负极与第三二极管的负极以及所述泄放电路连接，所述第三二极管的正极与第四二极管的负极连接所述互感器电路的第二输出端，所述第四二极管的正极与第二二极管的正极接地。

4.如权利要求3所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述故障电弧检测电路还包括电流采样电路；

所述电流采样电路包括第一电阻及第二电阻；所述第一电阻的第一端连接所述第二二极管的正极及所述电弧检测模块的第一采样端，所述第一电阻的第二端接地；所述第二电阻的第一端连接所述第四二极管的正极及所述电弧检测模块的第二采样端，所述第二电阻的第二端接地。

5.如权利要求2所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述泄放电路包括第三电阻及第一开关管；

所述第三电阻的第一端连接所述整流电路以及所述滤波电路，所述第三电阻的第二端连接所述第一开关管的输入端，所述第一开关管的受控端连接所述电弧检测模块，所述第一开关管的输出端接地。

6.如权利要求5所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述第一开关管为MOS管。

7.如权利要求2所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括第一电容及第二电容；

所述第一电容的第一端与第二电容的第一端连接所述DC-DC转换电路的直流输入端以及所述泄放电路，所述第一电容的第二端与第二电容的第二端接地。

8.如权利要求2所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述DC-DC转换电路包括DC-DC转换器、第三电容及第四电容；

所述DC-DC转换器的直流输入端连接所述滤波电路；所述DC-DC转换器的滤波电容端连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端接地；所述DC-DC转换器的直流输出端连接所述第四电容的第一端与所述电弧检测模块，所述第四电容的第二端接地；所述DC-DC转换器的接地端接地。

9.如权利要求1～8任一项所述的故障电弧检测电路，其特征在于，所述互感器电路包括低频电流互感器及高频电流互感器；

所述低频电流互感器的二次侧连接所述电源转换电路；所述高频电流互感器的二次侧连接所述电弧检测模块。

10.一种检测装置，其特征在于，所述检测装置包括故障电弧检测电路，所述故障电弧检测电路被配置为如权利要求1～9中任一项所述的故障电弧检测电路。

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