CN217981717U - 一种电弧检测装置及电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电弧检测装置及电路，涉及电路检测领域。电路检测装置包括：全频段传感器，用于设置在被测线路中，以检测所述被测线路产生的电弧信号；处理器，与所述全频段传感器连接。通过全频段传感器就可以实现不同频段的电弧信号的采集，从而相比于现有技术，无需再分别设置两个不同的检测电路来分别进行检测，有效简化电路结构，从而有效地减小电弧检测装置的体积，以及降低电弧检测装置的成本。

Description

一种电弧检测装置及电路

技术领域

本申请涉及电路检测领域，具体地，涉及一种电弧检测装置及电弧检测电路。

背景技术

电路老化、故障等容易会出现故障电弧。现有技术中，对故障电弧检测分为时域检测和频域检测。时域检测通常是通过检测周期时间内的电流变化和电流的波形斜率的特性来进行电弧的判断，故会使用低频信号的采集电路对电弧的低频信号进行检测。频域检测是通过计算不同频率的能量密度来检测电弧的发生，故会使用高频信号的采集电路对电弧的高频信号进行检测。由于通过单一的检测方式检测到的电弧进行电弧的判断，容易导致误判与漏判，因此，现有的电弧检测装置通常会分别设计高频和低频的检测电路同时进行电弧检测。

然而，在电弧检测装置通常包括不同的检测电路时，这使得电弧检测装置的体积通常会偏大，影响电弧检测装置的使用范围。且由于不同的检测电路需分别设计使用不同的硬件，这也会导致电弧检测装置的成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本申请旨在提供一种电弧检测装置、一种全频段传感器以及一种电弧检测电路，以减小电弧检测装置的体积，以及降低电弧检测装置的成本。

第一方面，本申请实施例提供以一种电弧检测装置，包括：全频段传感器，用于设置在被测线路中，以检测所述被测线路产生的电弧信号；处理器，与所述全频段传感器连接。

本申请实施例中，通过全频段传感器就可以实现不同频段的电弧信号的采集，从而相比于现有技术，无需再分别设置两个不同的检测电路来分别进行检测，有效简化电路结构，从而有效地减小电弧检测装置的体积，以及降低电弧检测装置的成本。

一实施例中，所述全频段传感器包括第一接线区、第二接线区和导电金属制成的电感性结构；所述电感性结构连接于所述第一接线区和所述第二接线区之间；所述电感性结构可提高所述第一接线区和所述第二接线区之间的电感性。

本申请实施例中，第一接线区和第二接线区用于接入电路，而电感性结构由导电金属制成，因此，电感性结构具有一定的电阻，在电流流过时，能够在电感性结构两端形成压降，由此，可以使用全频段传感器检测低频信号。而由于电感性结构能够提高第一接线区和第二接线区之间的电感性，因此，电感性结构可以等效为一个电感，使得在检测高频信号时，全频段传感器能够呈感性，从而可以使用全频段传感器实现对高频信号的检测。通过使用一个全频段传感器即可实现对高频和低频不同频段的信号的检测，相较于现有技术，无需分别对不同频段设置相应的检测电路，从而有效地减小电弧检测装置的体积，降低电弧检测装置的成本。

一实施例中，所述电感性结构为一字形金属条；所述电感性结构的两端分别连接于所述第一接线区和所述第二接线区的中部。

本申请实施例中，电感性结构为一字形金属条，通过简单的结构即可提高连接件的电感性，而由于一字形金属条结构简单也易于制作，成本也较低。因此，使用一字形金属条结构的电感性结构可以有效降低全频段传感器的体积与制造成本，进而可以减小电弧检测装置的体积和降低电弧检测装置的成本。

一实施例中，所述电感性结构为由至少一个V形金属条相连形成的结构。

本申请实施例中，通过至少一个V形金属条相连，可以使得连接形成的结构具有电感性，由此，可以形成电感性结构。而V形金属条的结构简单且成本较低，因此，使用一个V形金属条相连的电感性结构可以有效地减小全频段传感器的体积与降低成本，进而减小电弧检测装置的体积，降低电弧检测装置的成本。

一实施例中，所述电感性结构为由至少一个U形金属条相连形成的结构。

本申请实施例中，通过至少一个U形金属条相连，可以使得连接形成的结构具有电感性，由此，可以形成电感性结构。而U形金属条的结构简单且成本较低，因此，使用一个U形金属条相连的电感性结构可以有效地减小全频段传感器的体积与降低成本，进而减小电弧检测装置的体积，降低电弧检测装置的成本。

一实施例中，电感性结构为锰铜合金制成。

本实施例中，锰铜合金电阻温度系数较小，受温度影响较小，且锰铜合金的灵敏度较高、响应速度较快，因此，使用锰铜合金制成的电感性结构，可以有效降低外界的影响，提高全频段传感器检测的准确性。同时，由于锰铜合金的制备与加工工艺较为成熟，且锰铜合金本身易于加工和操作，因此，由锰铜合金制成的电感性结构的成本也较低，进而使得全频段传感器的成本也较低。

一实施例中，所述电弧检测装置，还包括A/D转换器，所述A/D转换器连接于所述全频段传感器和所述处理器之间。

本申请实施例中，由于全频段传感器所采集的模拟信号无法被处理器直接使用，因此，通过在全频段传感器和处理器之设置使用A/D转换器，使得处理器能够使用全频段传感器所检测的电弧信号。而由于A/D转换器的技术成熟且成本较低，因此，使用A/D转换器可以有效降低电弧检测装置的成本。

一实施例中，所述电弧检测装置还包括滤波电路；所述全频段传感器通过所述滤波电路与所述处理器连接。

本申请实施例中，通过在全频段传感器与处理器之间设置滤波电路，由此，可以使得滤波电路对全频段传感器所检测的电弧信号进行滤波，使得处理器判断是否发生电弧所使用的电弧信号更为准确，从而可以提高电弧检测装置对电弧判断的准确性。

一实施例中，所述滤波电路包括：低频滤波电路和高频滤波电路；所述低频滤波电路和所述高频滤波电路并联于所述全频段传感器和所述处理器之间。

本申请实施例中，通过将低频滤波电路和高频滤波电路并联于全频段传感器和处理器之间，由此，可以对全频段传感器所采集到的电弧信号进行过滤，使得一路仅保留高频信号，另一路仅保留低频信号，实现高频信号和低频信号的分流，使得处理器对电弧的判断结果更为准确。

第二方面，本申请实施例提供一种电弧检测电路，包括：工作线路；负载，设置于所述工作线路上；如第一方面任一项所述的电弧检测装置，设置于所述工作线路上。

本申请实施例中，通过在工作线路中设置电弧检测装置，由此，使得电弧检测装置对工作线路中发生的电弧进行检测，由此，相关人员可以根据检测出的电弧及时进行处理，从而提高工作线路的安全性，减少安全事故发生。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电弧检测装置的结构框图；

图2为本申请实施例提供的全频段传感器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的连接件的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的滤波电路的连接示意图；

图5为本申请实施例提供的电弧检测电路的结构示意图。

图标：全频段传感器100；第一接线区110；第二接线区120；电感性结构130；处理器200；低频滤波电路310；高频滤波电路320；A/D转换器400。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为便于本领域技术人员理解，在对本申请方案进行详细的介绍前，先对本申请所针对的问题进行介绍。

现有的电弧检测装置中，由于分别设计有高频和低频的检测电路，这会使得整个电弧检测装置的体积偏大，且分别使用不同的检测电路会使得电弧检测装置的成本偏高。因此，为减小电弧检测装置的体积和降低、电弧检测装置的成本，本申请在现有的电弧检测装置的基础上进行改进，使用一种全频段传感器，以实现电弧检测装置中对低频和高频不同频段的电弧信号的检测，无需再分别使用不同的检测电路对不同频率范围的电弧信号进行检测，进而使得利用全频段传感器组成的电弧检测装置的体积得以减少，成本得以降低。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种电弧检测装置的结构示意图。其中，电弧检测装置包括：全频段传感器100和处理器200。

全频段传感器100，用于设置在被测线路中，以检测所述被测线路产生的电弧信号。

本实施例中，全频段传感器100可以检测所有频率范围的电弧信号，因此，全频段传感器100在全频段都具有较好的频响。具体地，电弧信号的频率范围在0-10MHz之间，因此，全频段传感器100能对该范围内的电弧信号进行检测。

请参阅图2，图2为本申请实施例中提供的一种可选的全频段传感器100的结构示意图。

全频段传感器100可以包括第一接线区110、第二接线区120和电感性结构130。第一接线区110和第二接线区120可以为接线柱、具有通孔的金属片等接线结构。可以理解，第一接线区110和第二接线区120用于接线，因此，其本身应具有导电性。因此，第一接线区110和第二接线区120可以由导电金属或合金制成，如铜、金、锰铜等，以在接入电路后能够导电。

对于第一接线区110和第二接线区120的具体结构和组成，可以参考现有技术，如分流器的两端金属接线结构等，在此，不再进一步展开。

需要说明的是，全频段传感器100可以是在现有的分流器的基础上进行改进得到的。现有的分流器包括两端接线区与中间的导电区，在两端接线去连入电源之后，在中间的导电区两端会形成压降，从而可以通过分流器测量电流。因此，全频段传感器100的第一接线区110和第二接线区120的具体结构可以参考分流区两端接线区，电感性结构130与第一接线区110和第二接线区120的连接方式可以参考现有的分流器的导电区与两端接线区的连接方式。

电感性结构130，由具有导电性的金属制成，例如，锰、铜、镍、锰铜合金等，在连接第一接线区110和第二接线区120之后，可以使得电流经电感性结构130在第一接线区110和第二接线区120之间流通。

本实施例中，电感性结构130、第一接线区110和第二接线区120可以为一体的结构，即无法分离或拆卸的结构，也可以为分离的结构通过现有的工艺方式连接而成。电感性结构、第一接线区110和第二接线区120的连接方式不应成为对本申请的限定。

在一种可行的实施例中，电感性结构130可以为锰铜合金制成。

本实施例中，全频段传感器100可以是对锰铜分流器导电区的锰铜连接片改进得到，将锰铜连接片设置为电感性结构130。由于锰铜合金具有较多的优点，如电阻温度系数较小，受温度影响较小，且锰铜合金的灵敏度较高、响应速度较快，因此，使用锰铜合金制成的电感性结构，可以有效降低外界的影响，提高全频段传感器检测的准确性。再比如，锰铜合金的制备与加工工艺较为成熟，且锰铜合金本身易于加工和操作，因此，由锰铜合金制成的电感性结构的成本也较低。

同时，在第一接线区110和第二接线区120外接电源之后，由于电感性结构130本身由导电金属制成，因此，连入低频电路之后，全频段传感器100的电感性结构130可以等效为一固定电阻，电流流过电阻两端可以产生压降，通过检测电压值即可计算出电流值。在一些实施例中，还可以使用其他方式测量电流值。

一实施例中，电感性结构130电感性结构可提高第一接线区110和第二接线区120之间的电感性。

本实施例中，由于电感性结构130本身具有电感性，因此，在连入第一接线区110和第二接线区120之后，可以提高两个接线区之间的电感性。在接入高频电路之后，电感性结构130可视为一电感。因此，全频段传感器100可以等效为电阻和电感的组合。在此基础上，在对电弧信号进行测量时，针对电弧信号的低频信号，电感性结构130及两端金属片可以视为一个电阻，全频段传感器100整体为阻性，可以对低频信号进行测量。而针对高频信号时，电感性结构130可以视为一个电感，全频段传感器100表现为感性，从而能够对高频信号进行测量。由此，全频段传感器100可以针对不同频率的电弧信号表现为不同的性质，从而实现对不同频率电弧信号的检测。

在一些实施例中，全频段传感器100还可以包括一检测表。其中，检测表可以是电流表或电压表，具体连接方式可以根据检测表类型对应的使用方法进行连接。由此，通过检测表可以确定流经全频段传感器100的电流信号或全频段传感器100两端的电压信号，进而可以通过现有的一些转换装置、器件将电流信号转换为电压信号，或将电压信号转换为电流信号。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的电感性结构130的结构示意图。

一实施例中，电感性结构为一字形金属条。

如图3的(a)所示，本实施例中，电感性结构130为一字形金属条，两端分别连接第一接线区110和第二接线区120。其中，一字形金属条可以由铜、镍、锰铜合金等制成。通过将电感性结构130设置为一字形结构，使得电感性结构130具有一定的电感性，而电感性结构130用于连接第一接线区110和第二接线区120，进而可以使得第一接线区110和第二接线区120之间具有一定电感。可以理解的是，电感是相对的，任何电阻都具有一定的电感。通过将电感性结构130设置为一字形结构，可以使得电感性结构130在高频率的工作频段时工作时，感抗大于阻抗，由此，使得电感性结构130具有一定的电感性。

本实施例中，电感性结构130的电感能力与一字形金属条的材料、长度、宽度、厚度等相关，因此，对于一字形金属条的要求可以根据实际需求进行调整，具体设置方式可以参考现有技术，在此不再展开。一实施例中，电感性结构为由至少一个V形金属条相连形成的结构。

如图3的(b)所示，本实施例中，可以将金属条制成包括至少一个V形连接的结构，由此，可以有效提高该金属条的电感性。可以理解的是，V形只是示例，在实际使用过程中，电感性结构130还可以是由多根较短的金属条首尾连接的其他结构，如N、W型，甚至更多V、N等形状的金属条连接形成的结构。

一实施例中，电感性结构130为由至少一个U形金属条相连形成的结构。

如图3的(c)所示，本实施例中，可以将金属条制成包括至少一个U形连接的结构，由此，可以有效提高该金属条的电感性。与V行相似，电感性结构中的U形结构的数量可以有更多。

需要说明的是，金属条中U或V的个数与该电感性结构的电感值相关，因此，可以根据对电感能力的需求，对金属条中U或V的个数进行合理设置。

其中，图3中(a)、(b)、(c)所示电感性结构130两端(即图中所示较粗黑线的部分)可以为电感性结构130所连接的第一接线区110和第二接线区120。在一些实施例中，较粗黑线的部分也可以作为电感性结构130的一部分，用于与两端金属片连接。

可以理解，电感性结构130还具有一定的硬度，可以在使用时不发生形变或其他变化，避免因受外力而导致电感性结构130的电感能力发生变化。

上述电感性结构130的结构较为简单，因此，可以将体积制小，从而降低全频段传感器100的体积，且均由金属条制成，结构易于实现，因此，全频段传感器的制造成本也较低。

可以理解的是，电感性结构130由导电金属制成，其电阻值与所使用的导电金属的长度、粗细、材料等影响电阻的性能相关，因此，实际使用时，可以根据需求进行合理选择。而电感性结构130的电感值则是由结构决定，如一字行金属条的粗细，V/U字形金属条的V/U字形数量等，因此，也可以根据对电感值的需求进行合理选择使用。对于全频段传感器100所使用的电感性结构130，可以同时根据对电阻值和电感值的需求选择相应的电感性结构130。

在一些实施例中，电感性结构130的电感性结构还可以由其他方式的结构实现，在此不再进行展开。

应理解，以上描述的全频段传感器100仅为本申请实施例中所示例出的实际可采用的全频段传感器结构，除此之外，本申请也可以采用其他结构的全频段传感器，例如可以采用目前已有的各类全频段传感器来实施本申请的方案。

请继续参阅图1，电弧检测装置包括处理器200，处理器200与全频段传感器100连接。

本实施例中，处理器200可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，即单片机，单片机内存储有程序，可以根据全频段传感器100所检测的电弧信号判断被测线路是否发生电弧。可以理解的是，处理器200根据电弧信号判断是否发生电弧的程序可以参考现有技术，在此不进行展开。

本申请实施例中，通过设置全频段传感器，可以使得电弧检测装置能够对全频段的电弧信号进行检测，以得到全频段的电弧信号，由此，处理器可以通过全频段的电弧信号判断是否存在电弧发送。相较于现有技术中使用不同的检测装置分别对不同频段的电弧信号进行检测，使用一个全频段传感器就能实现不同频段的电弧信号的采集，有效简化电路结构，从而有效地减小电弧检测装置的体积，以及降低电弧检测装置的成本。

一实施例中，电弧检测装置还可以包括A/D转换器400(analog to digitalconverter，模数转换器)，A/D转换器400连接于全频段传感器100和处理器200之间。

本实施例中，由于全频段传感器100所采集的是模拟信号，通常，处理器无法直接处理模拟信号。因此，通过设置A/D转换器400，可以将全频段传感器100所采集的电弧信号是模拟信号转换为数字信号，以使处理器200能够处理电弧信号。其中，现有技术中具有较多种类的A/D转换器，可以根据需求，或出于对成本的考虑，选择合适的A/D转换器，在此，不再对A/D转换器400的结构进行展开。

一实施例中，电弧检测装置还包括滤波电路，其中，全频段传感器100通过滤波电路与处理器200连接。

本实施例中，全频段传感器100与滤波电路，由此，滤波电路可以对全频段传感器100所采集的电弧信号进行滤波。滤波电路与处理器200连接，使得处理器200所使用的是滤波后的电弧信号。可以理解，由于电弧信号具有在特定的频率范围，因此，为使处理器200判断是否发生电弧所使用的电弧信号更准确，可以使用滤波器对全频段传感器100所采集的电弧信号进行滤波。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的滤波电路的连接示意图。其中，XFG1为被测线路，R2、C2、C3、R3构成低频滤波电路310，C4、C5、R5构成高频滤波电路320。R2、R3、R4为电阻元件，C2、C3、C4、C5为电容元件，VIN用于接入被测线路，VOUT1、VOUT2用于分别接入处理器。L1_传感器和R1_传感器的组合为全频段传感器100的等效结构。

可以理解的是，全频段传感器100本身由第一接线区110、第二接线区120和金属条制成的电感性结构130组成，因此，全频段传感器100可以等效为一固定电阻。而由于电感性结构130具有电感性结构，因此，电感性结构130可以等效为一电感。由此，全频段传感器100可以视为一电感和一电阻的组合，即图4中全频段传感器100等效为L1_传感器和R1_传感器组合。

一实施例中，滤波电路包括：低频滤波电路310和高频滤波电路320；低频滤波电路310和高频滤波电路320并联于电流传感器和处理器200之间。

请结合参阅图1和图4，在本实施例中，由于全频段传感器100所采集的电弧信号包括低频和高频的电弧信号，而对于不同频段的电弧信号，处理进行电弧判断的方式不同，其中，具体的通过电弧信号判断电弧发生的方式可以参考现有技术。因此，对于不同的频段的电弧信号，可以分别使用不同滤波电路对电弧信号进行滤波处理，以将不同频段的电弧信号进行区分。

具体地，滤波电路包括低频滤波电路310和高频滤波电路320。

低频滤波电路310用于对电弧信号进行过滤，得到低频范围内的电弧信号0其中，低频范围可以为0-10KHz。

高频滤波电路320，用于对电弧信号进行过滤，得到高频范围内的电弧信号0其中，高频范围可以为10KHz-10MHz。

其中，低频范围和高频范围可以根据实际需求进行设置，在本申请实施例中不做限制。

需要说明的是，图4中所提供的低频滤波电路310和高频滤波电路320仅为示例，在一些实施例中，低频滤波电路310还可以由一些其他形式的低通滤波器或低通滤波电路实现，高频滤波电路320还可以由一些其他形式的带通滤波器或带通滤波电路实现。因此，图中所示的电路结构不应成为对本申请的限定。

可以理解的是，如图1所示，由于滤波电路分为高频滤波电路320和低频滤波电路310两种，两者所输出的信号不同，因此，对于A/D转换器400，也可以使用两个，分别与高频滤波电路320和低频滤波电路310连接，由此，实现全频段传感器100经低频滤波电路310、A/D转换器400和处理连接200，以及全频段传感器100经高频滤波电路320、A/D转换器400和处理200连接。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电弧检测电路，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的电弧检测电路的结构示意图。电弧检测电路包括：工作线路、负载和电弧检测装置。

工作线路，为连接电源的线路，可以包括主路和多条支路。

其中，主路为连接总电源的线路，例如，连接发电机、总电闸等的线路。支路为从主路延伸出的各电路，例如，连接在同一插座上各线路。

负载，通常为用电设备，与工作线路连接，通过工作线路提供的电源运行使用。

电弧检测装置，设置于工作线路上，具体地，电弧检测装置可以设置于工作线路的主路，也可以设置于工作线路的任意支路，还可以是在工作线路的不同位置同时设置电弧检测装置。其中，在设置于支路时，电弧检测装置通常设置于负载之前。

本申请实施例中，通过在工作线路中设置电弧检测装置，可以对工作线路进行实时地检测，确定工作线路中是否有电弧发生。由此，在确定存在电弧发生时，可以及时进行处理，避免安全事故发生，提高工作线路的安全性。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电弧检测装置，其特征在于，包括：

全频段传感器，用于设置在被测线路中，以检测所述被测线路产生的电弧信号；

处理器，与所述全频段传感器连接。

2.根据权利要求1所述的电弧检测装置，其特征在于，所述全频段传感器包括第一接线区、第二接线区和导电金属制成的电感性结构；所述电感性结构连接于所述第一接线区和所述第二接线区之间；

所述电感性结构可提高所述第一接线区和所述第二接线区之间的电感性。

3.根据权利要求2所述的电弧检测装置，其特征在于，所述电感性结构为一字形金属条；所述电感性结构的两端分别连接于所述第一接线区和所述第二接线区的中部。

4.根据权利要求2所述的电弧检测装置，其特征在于，所述电感性结构为由至少一个V形金属条相连形成的结构。

5.根据权利要求2所述的电弧检测装置，其特征在于，所述电感性结构为由至少一个U形金属条相连形成的结构。

6.根据权利要求2所述的电弧检测装置，其特征在于，所述电感性结构为锰铜合金制成。

7.根据权利要求1-6任一所述的电弧检测装置，其特征在于，所述电弧检测装置，还包括A/D转换器，所述A/D转换器连接于所述全频段传感器和所述处理器之间。

8.根据权利要求1-6任一项所述的电弧检测装置，其特征在于，所述电弧检测装置还包括滤波电路；所述全频段传感器通过所述滤波电路与所述处理器连接。

9.根据权利要求8所述的电弧检测装置，其特征在于，所述滤波电路包括：低频滤波电路和高频滤波电路；

所述低频滤波电路和所述高频滤波电路并联于所述全频段传感器和所述处理器之间。

10.一种电弧检测电路，其特征在于，包括：

工作线路；

负载，设置于所述工作线路上；

如权利要求1-9任一项所述的电弧检测装置，设置于所述工作线路上。

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