CN218995560U - 电弧信号处理电路及电器设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电弧信号处理电路及电器设备，其中电弧信号处理电路包括：放大模块，放大模块的输入端接入电弧信号，放大模块用于对所述电弧信号进行放大后输出放大信号；带通滤波放大模块，带通滤波放大模块的输入端与放大模块的输出端电连接，带通滤波放大模块用于对放大模块输出的放大信号进行滤波放大后输出预设频段的高频信号；主控模块，主控模块与放大模块的输出端电连接，主控模块与带通滤波放大模块的输出端电连接。本申请通过将半波信号的幅值以及所述半波信号在高频信号的电弧能量值与对应阈值进行对比，根据对比结果来识别电弧信号是否发生故障，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。

Description

电弧信号处理电路及电器设备

技术领域

本申请涉及电器设备技术领域，具体涉及一种电弧信号处理电路及电器设备。

背景技术

电弧故障为电器设备中可能出现的一种常见故障，具体该故障产生的原因包括多种，例如电器触头的接触不良或者电器电路中的绝缘材质发生损坏时，电路中的电弧便出现故障，导致该电器发生自燃，更严重时，还能导致火灾的发生。因此，若电弧出现故障时，能够将故障的电器从电路中断开，则能极大的提高安全性。由此可见，如何识别电路中的电弧是否发生故障，就成了问题的关键。

在以往的电弧信号采样技术中，通常采用单一固定频点的信号作为电弧故障的判断依据，但是单一的故障电弧信号具有随机性强以及特征不明显的特点，而且这种方式会受到负载工作噪声的干扰，从而导致电器设备的电弧故障判断不准确。

实用新型内容

本申请提供一种电弧信号处理电路及电器设备，以提高电器设备的电弧故障判断准确性。

第一方面，本申请提供一种电弧信号处理电路，其包括：

放大模块，所述放大模块的输入端接入电弧信号，所述放大模块用于对所述电弧信号进行放大后输出放大信号；

带通滤波放大模块，所述带通滤波放大模块的输入端与所述放大模块的输出端电连接，所述带通滤波放大模块用于对所述放大模块输出的放大信号进行滤波放大后输出预设频段的高频信号；

主控模块，所述主控模块与所述放大模块的输出端电连接，所述主控模块与所述带通滤波放大模块的输出端电连接，所述主控模块用于接收所述放大模块输出的放大信号和所述带通滤波放大模块输出的高频信号。

可选的，在本申请一些实施例中，所述主控模块包括：

高门限电压计算单元，所述高门限电压计算单元的输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接，所述高门限电压计算单元用于计算得到所述带通滤波放大模块输出的高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值；

低门限电压计算单元，所述低门限电压计算单元的输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接，所述低门限电压计算单元用于计算得到所述带通滤波放大模块输出的高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值；所述高门限电压阈值大于所述低门限电压阈值。

可选的，在本申请一些实施例中，所述放大模块包括：

放大电路，所述放大电路的输入端接入所述电弧信号；

高通滤波放大电路，所述高通滤波放大电路的输入端与所述放大电路的输出端电连接，所述高通滤波放大电路的输出端分别与所述带通滤波放大模块的输入端、所述主控模块电连接。

可选的，在本申请一些实施例中，所述放大电路的输出端与所述主控模块电连接。

可选的，在本申请一些实施例中，所述带通滤波放大模块包括：

第一带通滤波放大电路，所述第一带通滤波放大电路的输入端与所述放大模块的输出端电连接，所述第一带通滤波放大电路的输出端与所述主控模块电连接；

第二带通滤波放大电路，所述第二带通滤波放大电路的输入端与所述放大模块的输出端电连接，所述第二带通滤波放大电路的输出端与所述主控模块电连接；

所述第一带通滤波放大电路的中心频率小于所述第二带通滤波放大电路的中心频率。

可选的，在本申请一些实施例中，所述高门限电压计算单元包括：

第一高门限电压计算单元，所述第一高门限电压计算单元的输入端与所述第一带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第一高门限电压计算单元用于计算得到所述第一带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第一高门限电压阈值的信号的计数值；

第二高门限电压计算单元，所述第二高门限电压计算单元的输入端与所述第二带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第二高门限电压计算单元用于计算得到所述第二带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第二高门限电压阈值的信号的计数值；

所述低门限电压计算单元包括：

第一低门限电压计算单元，所述第一低门限电压计算单元的输入端与所述第一带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第一低门限电压计算单元用于计算得到所述第一带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第一低门限电压阈值的信号的计数值；

第二低门限电压计算单元，所述第二低门限电压计算单元的输入端与所述第二带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第二低门限电压计算单元用于计算得到所述第二带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第二低门限电压阈值的信号的计数值；

所述第一高门限电压阈值大于所述第一低门限电压阈值，所述第二高门限电压阈值大于所述第二低门限电压阈值。

可选的，在本申请一些实施例中，所述第一带通滤波放大电路的带通频率范围为500kHz至2MHz，所述第二带通滤波放大电路的带通频率范围为3MHz至6MHz。

可选的，在本申请一些实施例中，所述高门限电压计算单元包括：

第一比较器，所述第一比较器的第一输入端接入高门限电压阈值的信号，所述第一比较器的第二输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接；

第一定时器，所述第一定时器的输入端与所述第一比较器的输出端电连接。

可选的，在本申请一些实施例中，所述低门限电压计算单元包括：

第二比较器，所述第二比较器的第一输入端接入低门限电压阈值的信号，所述第二比较器的第二输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接；

第二定时器，所述第二定时器的输入端与所述第二比较器的输出端电连接。

第二方面，本申请还提供一种电器设备，其包括上述所述的电弧信号处理电路。

本申请提供一种电弧信号处理电路及电器设备，其中电弧信号处理电路包括：放大模块，所述放大模块的输入端接入电弧信号，所述放大模块用于对所述电弧信号进行放大后输出放大信号；带通滤波放大模块，所述带通滤波放大模块的输入端与所述放大模块的输出端电连接，所述带通滤波放大模块用于对所述放大模块输出的放大信号进行滤波放大后输出预设频段的高频信号；主控模块，所述主控模块与所述放大模块的输出端电连接，所述主控模块与所述带通滤波放大模块的输出端电连接，所述主控模块用于接收所述放大模块输出的放大信号和所述带通滤波放大模块输出的高频信号。本申请通过主控模块获得半波信号的幅值以及所述半波信号在预设频段的高频信号的电弧能量值，再将半波信号的幅值以及高频信号的电弧能量值与对应阈值进行对比，根据对比结果来识别电弧信号是否发生故障，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请提供的电弧信号处理电路的第一结构的示意图；

图2是交流信号的电流波形图以及交流信号在过零点处的电压示意图；

图3是本申请提供的电弧信号处理电路的第二结构的示意图；

图4是本申请提供的电弧信号处理电路的第三结构的示意图；

图5是本申请提供的电弧信号处理电路的第四结构的示意图；

图6是本申请提供的电弧信号处理电路的第五结构的示意图；

图7是本申请提供的电弧信号处理电路的第六结构的示意图；

图8是本申请提供的电弧信号处理电路的第七结构的示意图；

图9是本申请提供的电弧信号处理方法的第一实施例的流程图；

图10是本申请提供的电弧信号处理方法的S50步骤的第一实施例的流程图；

图11是本申请提供的电弧信号处理方法的S50步骤的第二实施例的流程图；

图12是本申请提供的电弧信号处理方法的第二实施例的流程图；

图13是本申请提供的电弧信号处理方法的第三实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“一种”、“一个”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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“一种”、“一个”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

下面首先对本申请实施例中涉及到的一些基本概念进行介绍：

电弧：电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花。电弧是一种自持气体导电(电离气体中的电传导)，其大多数载流子为一次电子发射所产生的电子。触头金属表面因一次电子发射(热离子发射、场致发射或光电发射)导致电子逸出，间隙中气体原子或分子会因电离(碰撞电离、光电离和热电离)而产生电子和离子。另外，电子或离子轰击发射表面又会引起二次电子发射。当间隙中离子浓度足够大时，间隙被电击穿而发生电弧。

电弧故障：电弧故障是指带电线路中出现非人类意愿电弧的一种电气故障，具体可以按照电弧故障发生时电弧与电路连接关系，可将电弧故障(Arc Fault，AF)分为串联电弧故障(Series Arc Fault，SAF)、并联电弧故障(Parallel Arc Fault，PAF)、接地电弧故障(Grounding Arc Fault，GAF)等。

本申请提供一种电弧信号处理电路及电器设备，以下进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。

请参阅图1，图1是本申请提供的电弧信号处理电路100的第一结构的示意图。本申请提供一种电弧信号处理电路100，其包括放大模块10、带通滤波放大模块20和主控模块30。

所述放大模块10的输入端接入电弧信号；所述带通滤波放大模块20的输入端与所述放大模块10的输出端电连接，所述带通滤波放大模块20用于对所述放大模块10输出的放大信号进行滤波放大后输出预设频段的高频信号；所述主控模块30与所述放大模块10的输出端电连接，所述主控模块30与所述带通滤波放大模块20的输出端电连接，所述主控模块30用于接收所述放大模块10输出的放大信号和所述带通滤波放大模块20输出的高频信号；

获取所述电弧信号的半波信号，所述主控模块令M＝M+1，M为半波信号的个数，M的初始值为零；所述主控模块根据所述放大信号得到所述半波信号的幅值、根据所述高频信号得到所述半波信号在预设频段的高频信号的电弧能量；在所述半波信号的幅值大于幅值阈值且所述高频信号的电弧能量值大于能量阈值时，所述主控模块令N＝N+1，N为有效过零电弧信号的个数，N的初始值为零；当M大于或等于第一阈值时，所述主控模块判断所述N是否大于或等于第二阈值，所述第一阈值大于所述第二阈值，如果所述N大于或等于第二阈值则所述主控模块执行预设操作，如果所述N小于第二阈值则所述主控模块获取所述电弧信号的下一个半波信号。

其中，在实际情况中，产生电弧信号的设备或者电器件为多种，例如：当开关电器开断电路，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强力的白光则会产生电弧，此时将该电弧信号处理电路100与电器的开关连接即可。因此，图1中未示出放大模块10与产生电弧信号的设备的连接结构，具体情况可以根据发送电弧信号的设备进行相应的连接，此处不做限定。

而且，在一些实施例中，所述高频信号的频率大于500kHz。

本申请利用放大模块10获得电弧信号的放大信号，然后将放大信号分别输送至带通滤波放大模块20和主控模块30，带通滤波放大模块20对放大信号进行滤波放大得到所述半波信号在预设频段的高频信号，当设备的旁路发生电弧故障时，电弧产生的高频信息会通过电力线传导至被测电路，而电弧产生的低频信息则不会大量的传导至被测电路，因此通过获得电弧信号的预设频段的高频信号，从而更加准确获得电弧信号的故障信息。本申请在获得放大信号和所述半波信号在预设频段的高频信号后，通过主控模块30获得半波信号的幅值以及高频信号的电弧能量值，再将半波信号的幅值以及高频信号的电弧能量值与对应阈值进行对比，根据对比结果来识别电弧信号是否发生故障，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。

由于故障的电弧信号的幅值会较大，因此本申请采用半波信号的幅值作为判断是否存在电弧故障的一个判据，而故障的电弧信号在高频段的能量较大，因此本申请采用高频信号的电弧能量值作为判断是否存在电弧故障的另一个判据，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。

请参考图2，图2是交流信号的电流波形图以及交流信号在过零点处的电压示意图。交流信号每个实际电流一周期内会存在2个过零信号(与Y轴的交点)，即实际电流的每个周期最多会有2个电弧信号波形，即两个波形对应2个过零电弧信号。而实际电流在过零点处则会产生电弧信号，其中有些电弧信号的电压幅值会大于第一阈值，而有些电弧信号的电压幅值会大于第二阈值且小于第一阈值。在通常情况下，电弧越剧烈，电弧信号的幅值越大，电弧信号的连续性越差，则相对于正常电弧信号，故障的电弧信号中电压值大于第一阈值的信号的数量增加，而电压值大于第二阈值的信号的数量减少。

具体地，获取所述电弧信号的半波信号后，主控模块30令M＝M+1，M为半波信号的个数，M的初始值为零；当所述半波信号的幅值大于幅值阈值，且所述高频信号的电弧能量值大于能量阈值，则所述电弧信号包括有效过零电弧信号，主控模块30令N＝N+1，N为有效过零电弧信号的个数，N的初始值为零；当所述M大于或等于第一阈值，且所述N大于或等于第二阈值，所述第一阈值大于所述第二阈值，主控模块30则判定为发生电弧故障，并发出故障警报或断开产生电弧信号的回路。其中第一阈值和第二阈值是由产生所述电弧信号的回路的电流决定，主控模块30可以通过获得放大信号而得到电流值从而确定第一阈值和第二阈值。另外所述主控模块30也可以通过接入所述电弧信号，而获得所述电弧信号，也可以通过间接方式获得。

例如：产生所述电弧信号的回路的实际电流为3A时，通过预设的对应关系表格确定电流值与阈值的关系，则可以确定电弧信号波形个数的第一阈值则为50，而第二阈值为30；若为产生所述电弧信号的回路的实际电流为6A时，第一阈值可以为40而第二阈值为25等等，达到一个电弧电流越大，动作时间越快的目的。其中，电弧信号波形为正弦或余弦形状，因此交流信号每个实际电流一周期内会存在2个过零信号(与Y轴的交点)，即实际电流的每个周期最多会有2个电弧信号波形，即两个波形对应2个过零电弧信号。此外，电弧信号波形是否有效，可以根据波形的过零附近电流变化量的大小进行确定，例如3A的电器，正常工作时，电流是正弦波变化的，但存在电弧时电流的过零点附近会存在平肩现象，即电流的变化量降低，如果主控模块30检测到该电流的变化量低于设定阈值时，则可以确定对应周期的电弧出现了异常，反之则正常。综上，例如：当电流回路中电流为3A时，若50个持续的半波信号中存在30个有效过零电弧信号时，则判定为发生电弧故障，并发出故障警报或断开产生电弧信号的回路，反之则判定为不存在电弧故障。

其中，所述主控模块30可以包括微控制芯片，或者其他控制芯片。

请参阅图3，图3是本申请提供的电弧信号处理电路100的第二结构的示意图。所述电弧信号由电器设备产生，图3的实施例与图1提供的电弧信号处理电路100不同的是：所述电弧信号处理电路100还包括：

电压采样电路40，所述电压采样电路40的输入端与所述电器设备产生所述电弧信号的回路电连接，所述电压采样电路40用于采集产生所述电弧信号的回路的电压信号，所述电压采样电路40的输出端与所述主控模块30电连接。

本申请通过电压采样电路40获得产生所述电弧信号的回路的电压信号，所述主控模块30通过电压信号得到电压频率F，从而可以得知在正常情况下，电弧信号在每1/F秒会有两个过零点。

请参阅图4，图4是本申请提供的电弧信号处理电路100的第三结构的示意图。图4的实施例与图1提供的电弧信号处理电路100不同的是：所述主控模块30包括：

高门限电压计算单元31，所述高门限电压计算单元31的输入端与所述带通滤波放大模块20的输出端电连接，所述高门限电压计算单元31用于计算得到所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值；

低门限电压计算单元32，所述低门限电压计算单元32的输入端与所述带通滤波放大模块20的输出端电连接，所述低门限电压计算单元32用于计算得到所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值；所述高门限电压阈值大于所述低门限电压阈值；

所述主控模块根据所述高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值、所述高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值以及能量系数k计算得到所述高频信号的电弧能量值，k为所述高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值的能量系数。

因此本申请通过所述高门限电压计算单元31获得所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值x，通过所述低门限电压计算单元32获得所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值y，再根据x、y以及能量系数k计算得到所述高频信号的电弧能量值W，k为x的能量系数，具体地，所述高频信号的电弧能量值W可以通过x、y以及k相乘而得到。其中能量系数可以通过预设频率查询能量系数与频率范围的关系表获得，也可以根据预设频率进行计算得到。

进一步地，所述高门限电压计算单元31和所述低门限电压计算单元32可以设置在微控制芯片的内部，可以设置在微控制芯片的外部并与微控制芯片电连接。

请参阅图5，图5是本申请提供的电弧信号处理电路100的第四结构的示意图。图5的实施例与图4提供的电弧信号处理电路100不同的是：所述高门限电压计算单元31包括：

第一比较器311，所述第一比较器311的第一输入端接入高门限电压阈值的信号，所述第一比较器311的第二输入端与所述带通滤波放大模块20的输出端电连接；

第一定时器312，所述第一定时器312的输入端与所述第一比较器311的输出端电连接。

也即是，当所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中出现电压值大于高门限电压阈值的信号时，所述第一比较器311的输出端向所述第一定时器312的输入端输出一个信号，所述第一定时器312计算加1，直到所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值x。

所述低门限电压计算单元32包括：

第二比较器321，所述第二比较器321的第一输入端接入低门限电压阈值的信号，所述第二比较器321的第二输入端与所述带通滤波放大模块20的输出端电连接；

第二定时器322，所述第二定时器322的输入端与所述第二比较器321的输出端电连接。

也即是，当所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中出现电压值大于低门限电压阈值的信号时，所述第二比较器321的输出端向所述第二定时器322的输入端输出一个信号，所述第二定时器322计算加1，直到所述带通滤波放大模块20输出的高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值y。

请参阅图6，图6是本申请提供的电弧信号处理电路100的第五结构的示意图。图6的实施例与图1提供的电弧信号处理电路100不同的是：所述放大模块10包括：

放大电路11，所述放大电路11的输入端接入所述电弧信号；

高通滤波放大电路12，所述高通滤波放大电路12的输入端与所述放大电路11的输出端电连接，所述高通滤波放大电路12的输出端分别与所述带通滤波放大模块20的输入端、所述主控模块30电连接。

放大电路11用于对所述电弧信号进行放大处理得到放大信号，然后高通滤波放大电路12对放大信号进行滤波放大处理得到滤波放大信号，并将滤波放大信号分别传输至该带通滤波放大模块20和主控电路。

根据上述实施例可得，将电弧信号进行多次放大后，能够更有效的提高检测精确度，但是受制于电路板本身的搭载能力以及相应的制作成本的限制，可以将放大次数设置为3次，即设置为放大电路11、高通滤波放大电路12和带通滤波放大模块20进行三次放大，这样可以在满足有效的检测的精确度下，节省一定的成本。例如：现代电器为了使用的便携性均会尽力的减小电器的体积，例如电视越来越薄，加湿器越来越小等等，此时电器的内部留给电路板空间也越来越小。在越小的电路板上集成越多的模块，技术难度以及被集成模块的增多，均会增加电器相应的成本，因此集成三级放大模块可以有效避免成本的上升。

进一步地，在一些实施例中，所述放大电路11的输出端与所述主控模块30电连接。

本申请通过主控模块30获得放大电路11的放大信号，主控模块30可以得到产生电弧信号的回路的实际电流，主控模块30根据产生电弧信号的回路的实际电流可以通过预设的对应关系表格确定电流值与阈值的关系，则可以确定电弧信号波形个数的第一阈值以及第二阈值。

请参阅图7，图7是本申请提供的电弧信号处理电路100的第六结构的示意图。图7的实施例与图1提供的电弧信号处理电路100不同的是：所述带通滤波放大模块20包括：

第一带通滤波放大电路21，所述第一带通滤波放大电路21的输入端与所述放大模块10的输出端电连接，所述第一带通滤波放大电路21的输出端与所述主控模块30电连接；

第二带通滤波放大电路22，所述第二带通滤波放大电路22的输入端与所述放大模块10的输出端电连接，所述第二带通滤波放大电路22的输出端与所述主控模块30电连接；

所述第一带通滤波放大电路21的中心频率小于所述第二带通滤波放大电路22的中心频率。

本申请的带通滤波放大模块20通过设置有两个带通滤波放大电路11，即是第一带通滤波放大电路21和第二带通滤波放大电路22，因此所述放大模块10输出的放大信号分别经过第一带通滤波放大电路21和第二带通滤波放大电路22，得到所述半波信号在第一预设频段的高频信号和所述半波信号在第二预设频段的高频信号，主控模块30获得所述半波信号在第一预设频段的高频信号和所述半波信号在第二预设频段的高频信号后，分别计算得到所述半波信号在第一预设频段的高频信号的第一电弧能量值和所述半波信号在第二预设频段的高频信号的第二电弧能量值。再将半波信号的幅值、第一电弧能量值以及第二电弧能量值与对应阈值进行对比，根据对比结果来识别电弧信号是否发生故障，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。因为只有单一预设频段的高频信号，可能会存在电弧信号出现异常的情况，从而导致电弧故障判断出现误判，而增加了不同预设频段的高频信号，因此可以保证所得到电弧能量值的稳定性，也即是如果电弧信号在多个频段出现高频信号，则产生电弧故障的几率特别大。

所述半波信号在第一预设频段的高频信号的第一能量阈值和所述半波信号在第二预设频段的高频信号的第二能量阈值可以采用相同的设置，也可以采用不同的设置。具体设置方式可以更加实际需求。

进一步地，在一些实施例中，所述第一带通滤波放大电路21的带通频率范围为500kHz至2MHz，所述第二带通滤波放大电路22的带通频率范围为3MHz至6MHz。也即是所述第一带通滤波放大电路21的中心频率为1.25MHz，所述第二带通滤波放大电路22的中心频率为4.5MHz。

进一步地，在一些实施例中，所述高门限电压计算单元31包括：

第一高门限电压计算单元301，所述第一高门限电压计算单元301的输入端与所述第一带通滤波放大电路21的输出端电连接，所述第一高门限电压计算单元301用于计算得到所述第一带通滤波放大电路21输出的高频信号中电压值大于第一高门限电压电压阈值的信号的计数值；

第二高门限电压计算单元303，所述第二高门限电压计算单元303的输入端与所述第二带通滤波放大电路22的输出端电连接，所述第二高门限电压计算单元301用于计算得到所述第二带通滤波放大电路21输出的高频信号中电压值大于第二高门限电压阈值的信号的计数值；

所述低门限电压计算单元32包括：

第一低门限电压计算单元302，所述第一低门限电压计算单元302的输入端与所述第一带通滤波放大电路21的输出端电连接，所述第一低门限电压计算单元302用于计算得到所述第一带通滤波放大电路21输出的高频信号中电压值大于第一低门限电压电压阈值的信号的计数值；

第二低门限电压计算单元304，所述第二低门限电压计算单元304的输入端与所述第二带通滤波放大电路22的输出端电连接，所述第二低门限电压计算单元304用于计算得到所述第二带通滤波放大电路22输出的高频信号中电压值大于第二低门限电压阈值的信号的计数值；

所述第一高门限电压阈值大于所述第一低门限电压阈值，所述第二高门限电压阈值大于所述第二低门限电压阈值。

也即是，通过所述第一高门限电压计算单元301计算得到所述第一带通滤波放大电路21输出的高频信号中电压值大于第一高门限电压阈值的信号的计数值x1，通过所述第一低门限电压计算单元302用于计算得到所述第一带通滤波放大电路21输出的高频信号中电压值大于第一低门限电压阈值的信号的计数值y1，主控模块30再根据x1、y1以及能量系数k1计算得到第一预设频段的所述高频信号的电弧能量值W1，k1为x1的能量系数，具体地，第一预设频段的所述高频信号的电弧能量值W1可以通过x1、y1以及k1相乘而得到；通过所述第二高门限电压计算单元303计算得到所述第二带通滤波放大电路22输出的高频信号中电压值大于第二高门限电压阈值的信号的计数值x2，通过所述第二低门限电压计算单元304用于计算得到所述第二带通滤波放大电路22输出的高频信号中电压值大于第二低门限电压阈值的信号的计数值y2，主控模块30再根据x2、y2以及能量系数k2计算得到第二预设频段的所述高频信号的电弧能量值W2，k2为x2的能量系数，具体地，第二预设频段的所述高频信号的电弧能量值W2可以通过x2、y2以及k2相乘而得到。

请参阅图8，图8是本申请提供的电弧信号处理电路100的第七结构的示意图。图8的实施例与图7提供的电弧信号处理电路100不同的是：所述带通滤波放大模块20还包括：

第三带通滤波放大电路23，所述第三带通滤波放大电路23的输入端与所述放大模块10的输出端电连接，所述第三带通滤波放大电路23的输出端与所述主控模块30电连接；

所述第三带通滤波放大电路23的中心频率大于所述第二带通滤波放大电路22的中心频率。

本申请的带通滤波放大模块20在设置第一带通滤波放大电路21和第二带通滤波放大电路22的基础上，再设有所述第三带通滤波放大电路23，因此所述放大模块10输出的放大信号经过所述第三带通滤波放大电路23得到第所述第三带通滤波放大电路23预设频段的高频信号，主控模块30获得所述半波信号在第三预设频段的高频信号后计算得到所述半波信号在第三预设频段的高频信号的第三电弧能量值。再将半波信号的幅值、第一电弧能量值、第二电弧能量值以及第三电弧能量值与对应阈值进行对比，根据对比结果来识别电弧信号是否发生故障，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。因为只有单一预设频段的高频信号，可能会存在电弧信号出现异常的情况，从而导致电弧故障判断出现误判，而本申请通过获得三个不同预设频段的高频信号，因此可以进一步保证所得到电弧能量值的稳定性，也即是如果电弧信号在多个频段出现高频信号，则产生电弧故障的几率特别大。

进一步地，在一些实施例中，所述第三带通滤波放大电路23的带通频率范围为8MHz至12MHz，也即是所述第三带通滤波放大电路23的中心频率为10MHz。进一步地，所述高门限电压计算单元31还包括：

第三高门限电压计算单元305，所述第三高门限电压计算单元305的输入端与所述第三带通滤波放大电路23的输出端电连接，所述第三高门限电压计算单元305用于计算得到所述第三带通滤波放大电路23输出的高频信号中电压值大于第三高门限电压阈值的信号的计数值；

所述低门限电压计算单元32还包括：

第三低门限电压计算单元306，所述第三低门限电压计算单元306的输入端与所述第三带通滤波放大电路23的输出端电连接，所述第三低门限电压计算单元306用于计算得到所述第三带通滤波放大电路23输出的高频信号中电压值大于第三低门限电压阈值的信号的计数值；

所述第三高门限电压阈值大于所述第三低门限电压阈值。

也即是，通过所述第三高门限电压计算单元305计算得到所述第三带通滤波放大电路23输出的高频信号中电压值大于第三高门限电压阈值的信号的计数值x3，通过所述第三低门限电压计算单元306用于计算得到所述第三带通滤波放大电路23输出的高频信号中电压值大于第三低门限电压阈值的信号的计数值y3，主控模块30再根据x3、y3以及能量系数k3计算得到第三预设频段的所述高频信号的电弧能量值W3，k3为x3的能量系数，具体地，第一预设频段的所述高频信号的电弧能量值W3可以通过x3、y3以及k3相乘而得到。

当然，带通滤波放大模块不仅只包括第一带通滤波放大电路、第二带通滤波放大电路、第三带通滤波放大电路，可以根据实际需要设置几个带通滤波放大电路，在此不做具体限制。

请参阅图9，图9是本申请提供的电弧信号处理方法的第一实施例的流程图。对应地，本申请实施例还提供一种电弧信号处理方法，其包括以下步骤：

S10、获取电弧信号的半波信号，令M＝M+1，M为半波信号的个数，M的初始值为零；也即是每次获取电弧信号的一个半波信号，都使得M的数值自动增加1。

S20、对所述电弧信号进行放大处理得到放大信号。

S30、根据所述放大信号得到所述半波信号的幅值。

S40、对所述放大信号进行滤波放大得到所述半波信号在预设频段的高频信号。

S50、计算得到所述高频信号的电弧能量值。

S60、判断所述半波信号的幅值是否大于幅值阈值，所述高频信号的电弧能量值是否大于能量阈值，如果是则所述电弧信号包括有效过零电弧信号，令N＝N+1，N为有效过零电弧信号的个数，N的初始值为零。

S70、判断所述M是否大于或等于第一阈值，如果否则获取所述电弧信号的下一个半波信号，也即是执行步骤S10；如果是，则执行下一步骤，也即是执行步骤S80。

S80、判断所述N是否大于或等于第二阈值，所述第一阈值大于所述第二阈值，如果是则执行预设操作；如果否则获取所述电弧信号的下一个半波信号，也即是执行步骤S10。其中所述执行预设操作可以为发出故障警报或断开产生电弧信号的回路。

本申请在获取电弧信号后，令M＝M+1，M为半波信号的个数，M的初始值为零；当所述半波信号的幅值大于幅值阈值，且所述高频信号的电弧能量值大于能量阈值，则所述电弧信号包括有效过零电弧信号，令N＝N+1，N为有效过零电弧信号的个数，N的初始值为零；当所述M大于或等于第一阈值，且所述N大于或等于第二阈值，所述第一阈值大于所述第二阈值，则判定为发生电弧故障，并发出故障警报或断开产生电弧信号的回路。其中第一阈值和第二阈值是由产生所述电弧信号的回路的电流决定，可以通过获得放大信号而得到电流值从而确定第一阈值和第二阈值。

请参阅图10，图10是本申请提供的电弧信号处理方法的S50步骤的第一实施例的流程图。在本实施例中，所述S50步骤，包括：

S51、计算得到所述高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值x；

S52、计算得到所述高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值y，所述高门限电压阈值大于所述低门限电压阈值；

S53、根据x、y以及能量系数k计算得到所述高频信号的电弧能量值，k为x的能量系数。

因此，本申请通过获得所述高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值x，通过获得所述高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值y，再根据x、y以及能量系数k计算得到所述高频信号的电弧能量值W，k为x的能量系数，具体地，所述高频信号的电弧能量值W可以通过x、y以及k相乘而得到。

请参阅图11，图11是本申请提供的电弧信号处理方法的S50步骤的第二实施例的流程图。本实施例与图9提供的电弧信号处理方法不同的是：

所述S40步骤包括：

对所述放大信号进行滤波放大得到所述半波信号在至少两个预设频段的高频信号，至少两个所述预设频段相互不重叠；

所述S50步骤，包括：

计算得到至少两个预设频段的所述高频信号的电弧能量值；

所述S60步骤，包括：

判断所述半波信号的幅值是否大于幅值阈值，每个预设频段的所述高频信号的电弧能量值是否大于能量阈值，如果是则所述电弧信号包括有效过零电弧信号，令N＝N+1，N为有效过零电弧信号的个数，N的初始值为零。

也即是，本申请通过对所述放大信号进行滤波放大得到所述半波信号在至少两个预设频段的高频信号，至少两个所述预设频段相互不重叠，至少两个预设频段的高频信号的能量阈值可以采用相同的设置，也可以采用不同的设置，具体设置方式可以更加实际需求。因此本申请可以计算得到至少两个预设频段的所述高频信号的电弧能量值，再将半波信号的幅值、至少两个预设频段的所述高频信号的电弧能量值与对应阈值进行对比，根据对比结果来识别电弧信号是否发生故障，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。因为只有单一预设频段的高频信号，可能会存在电弧信号出现异常的情况，从而导致电弧故障判断出现误判，而获得至少两个预设频段的高频信号，而且至少两个预设频段相互不重叠，因此可以保证所得到电弧能量值的稳定性，也即是如果电弧信号在多个频段出现高频信号，则产生电弧故障的几率特别大。

在一些实施例中，本申请通过对所述放大信号进行滤波放大得到所述半波信号在三个预设频段的高频信号，三个所述预设频段相互不重叠，计算得到所述半波信号在三个预设频段的高频信号的电弧能量值，分别为第一电弧能量值、第二电弧能量值以及第三电弧能量值，再将半波信号的幅值、第一电弧能量值、第二电弧能量值以及第三电弧能量值与对应阈值进行对比，当半波信号的幅值、第一电弧能量值、第二电弧能量值以及第三电弧能量值都大于对应阈值时，则所述电弧信号包括有效过零电弧信号，令N＝N+1，N为有效过零电弧信号的个数，N的初始值为零，根据对比结果来识别电弧信号是否发生故障，从而提高电器设备的电弧故障判断准确性。

所述S50步骤，包括：

S54、计算得到每个预设频段的所述高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值x，

S55、计算得到每个预设频段的所述高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值y，所述高门限电压阈值大于所述低门限电压阈值，

S56、根据x、y以及能量系数k计算得到至少两个预设频段的所述高频信号的电弧能量值，k为x的能量系数。

请参阅图12，图12是本申请提供的电弧信号处理方法的第二实施例的流程图。本实施例与图9提供的电弧信号处理方法不同的是：

在所述S60步骤之前，所述电弧信号处理方法还包括：

S502、根据所述放大信号得到所述放大信号的电流上升率；

S504、判断所述电流上升率是否大于或等于上升阈值，如果否则执行下一个步骤，如果是则发出故障警报或断开产生电弧信号的回路。

可以根据电流上升率判定是发生串联故障电弧还是并联故障电弧，例如：并联故障电弧类似于短路，电流的斜率非常大。当发生并联故障电弧时，此时所述电流上升率大于或等于上升阈值，由于并联故障电弧危险性较高，因此则发出故障警报或断开产生电弧信号的回路，从而提高电器设备的安全性能。

请参阅图13，图13是本申请提供的电弧信号处理方法的第三实施例的流程图。本实施例与图9提供的电弧信号处理方法不同的是：

所述S20步骤，包括：

S21、对所述电弧信号进行放大处理得到放大信号；

S22、对所述放大信号进行高通滤波放大处理得到滤波放大信号；

所述S40步骤，包括：

对所述滤波放大信号进行滤波放大得到所述半波信号在预设频段的高频信号。

所述放大信号经过高通滤波放大处理能够更有效的提高检测精确度，从而可以保证高频信号的准确性。

此外，本申请还提供一种电器设备，其包括上述所述的电弧信号处理电路100。

与现有技术相比，本申请实施例提供的电器设备的有益效果与上述技术方案提供的电弧信号处理电路100的有益效果相同，在此不做赘述。

以上对本申请实施例所提供的一种电弧信号处理电路及电器设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电弧信号处理电路，其特征在于，包括：

放大模块，所述放大模块的输入端接入电弧信号，所述放大模块用于对所述电弧信号进行放大后输出放大信号；

带通滤波放大模块，所述带通滤波放大模块的输入端与所述放大模块的输出端电连接，所述带通滤波放大模块用于对所述放大模块输出的放大信号进行滤波放大后输出预设频段的高频信号；

主控模块，所述主控模块与所述放大模块的输出端电连接，所述主控模块与所述带通滤波放大模块的输出端电连接，所述主控模块用于接收所述放大模块输出的放大信号和所述带通滤波放大模块输出的高频信号。

2.根据权利要求1所述的电弧信号处理电路，其特征在于，所述主控模块包括：

高门限电压计算单元，所述高门限电压计算单元的输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接，所述高门限电压计算单元用于计算得到所述带通滤波放大模块输出的高频信号中电压值大于高门限电压阈值的信号的计数值；

低门限电压计算单元，所述低门限电压计算单元的输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接，所述低门限电压计算单元用于计算得到所述带通滤波放大模块输出的高频信号中电压值大于低门限电压阈值的信号的计数值；所述高门限电压阈值大于所述低门限电压阈值。

3.根据权利要求1所述的电弧信号处理电路，其特征在于，所述放大模块包括：

放大电路，所述放大电路的输入端接入所述电弧信号；

高通滤波放大电路，所述高通滤波放大电路的输入端与所述放大电路的输出端电连接，所述高通滤波放大电路的输出端分别与所述带通滤波放大模块的输入端、所述主控模块电连接。

4.根据权利要求3所述的电弧信号处理电路，其特征在于，所述放大电路的输出端与所述主控模块电连接。

5.根据权利要求2所述的电弧信号处理电路，其特征在于，所述带通滤波放大模块包括：

第一带通滤波放大电路，所述第一带通滤波放大电路的输入端与所述放大模块的输出端电连接，所述第一带通滤波放大电路的输出端与所述主控模块电连接；

第二带通滤波放大电路，所述第二带通滤波放大电路的输入端与所述放大模块的输出端电连接，所述第二带通滤波放大电路的输出端与所述主控模块电连接；

所述第一带通滤波放大电路的中心频率小于所述第二带通滤波放大电路的中心频率。

6.根据权利要求5所述的电弧信号处理电路，其特征在于，所述高门限电压计算单元包括：

第一高门限电压计算单元，所述第一高门限电压计算单元的输入端与所述第一带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第一高门限电压用于计算得到所述第一带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第一高门限电压阈值的信号的计数值；

第二高门限电压计算单元，所述第二高门限电压计算单元的输入端与所述第二带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第二高门限电压计算单元用于计算得到所述第二带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第二高门限电压阈值的信号的计数值；

所述低门限电压计算单元包括：

第一低门限电压计算单元，所述第一低门限电压计算单元的输入端与所述第一带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第一低门限电压计算单元用于计算得到所述第一带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第一低门限电压阈值的信号的计数值；

第二低门限电压计算单元，所述第二低门限电压计算单元的输入端与所述第二带通滤波放大电路的输出端电连接，所述第二低门限电压计算单元用于计算得到所述第二带通滤波放大电路输出的高频信号中电压值大于第二低门限电压阈值的信号的计数值；

所述第一高门限电压阈值大于所述第一低门限电压阈值，所述第二高门限电压阈值大于所述第二低门限电压阈值。

7.根据权利要求6所述的电弧信号处理电路，其特征在于，所述第一带通滤波放大电路的带通频率范围为500kHz至2MHz，所述第二带通滤波放大电路的带通频率范围为3MHz至6MHz。

8.根据权利要求2和6任一所述的电弧信号处理电路，其特征在于，所述高门限电压计算单元包括：

第一比较器，所述第一比较器的第一输入端接入高门限电压阈值的信号，所述第一比较器的第二输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接；

第一定时器，所述第一定时器的输入端与所述第一比较器的输出端电连接。

9.根据权利要求2和6任一所述的电弧信号处理电路，所述低门限电压计算单元包括：

第二比较器，所述第二比较器的第一输入端接入低门限电压阈值的信号，所述第二比较器的第二输入端与所述带通滤波放大模块的输出端电连接；

第二定时器，所述第二定时器的输入端与所述第二比较器的输出端电连接。

10.一种电器设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的电弧信号处理电路。

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