CN220107566U - 电气故障保护装置、电连接设备和用电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种电气故障保护装置，包括：开关模块，其耦合在载流线的输入端与输出端之间，并且被配置为控制输入端与输出端之间的电力连接；信号采集模块，被配置为检测载流线上的故障信号，并将故障信号转换为可供处理的电信号；信号处理模块，耦合至信号采集模块，被配置为根据电信号判断载流线上是否存在电气故障，并在载流线上存在电气故障时产生电气故障信号；驱动模块，耦合至信号处理模块，被配置为响应于电气故障信号而驱动开关模块断开电力连接；报警模块，耦合至信号处理模块，被配置为响应于电气故障信号而发出报警信号。本装置在发生故障导致脱扣功能丧失时仍可发出报警信号提醒用户，避免危险发生，消除了潜在的安全隐患。

Description

电气故障保护装置、电连接设备和用电器

技术领域

本实用新型涉及电气领域，尤其涉及一种电气故障保护装置、电连接设备和用电器。

背景技术

随着人们安全意识的提高，越来越多家庭选择在房屋内安装电气故障保护装置，包括接地故障断路器(GFCI)、电弧故障断路器(AFCI)，移动式漏电保护器(PRCD)或相关功能组合等。

然而，目前的电气故障保护装置只有单一的脱扣保护功能，当产品发生故障导致不能脱扣时无法阻止危险发生，带来重大安全隐患。因此，亟需一种在脱扣功能丧失时仍可以提醒用户的电气故障保护装置。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型的第一方面提出了一种电气故障保护装置，包括：开关模块，其耦合在载流线的输入端与输出端之间，并且被配置为控制所述输入端与所述输出端之间的电力连接；信号采集模块，其被配置为检测所述载流线上的故障信号，并将所述故障信号转换为可供处理的电信号；信号处理模块，其耦合至所述信号采集模块，并且被配置为根据所述电信号判断所述载流线上是否存在电气故障，并在所述载流线上存在所述电气故障时产生电气故障信号；驱动模块，其耦合至所述信号处理模块，并且被配置为接收所述电气故障信号，响应于所述电气故障信号而驱动所述开关模块断开所述电力连接；以及报警模块，其耦合至所述信号处理模块，并且被配置为接收所述电气故障信号，并响应于所述电气故障信号而发出报警信号。

在一些实施例中，所述报警模块包括辅助开关，其耦合至所述开关模块，并且被配置为在所述开关模块进行复位时关闭所述报警信号。

在一些实施例中，所述报警模块包括报警控制开关，其被配置为开启或关闭所述报警模块的报警功能。

在一些实施例中，所述报警模块包括用于发出所述报警信号的报警元件。

在一些实施例中，所述报警元件包括蜂鸣器、扬声器、指示灯和发光元件中的至少一个，所述报警信号包括声音信号和/或光信号。

在一些实施例中，所述报警模块还包括第一半导体元件，所述第一半导体元件与所述报警元件串联连接并且其控制极耦合至所述信号生成模块，并且被配置为响应于所述电气故障信号而导通，以使得所述报警元件发出所述报警信号。

在一些实施例中，所述第一半导体元件包括可控硅、双极型晶体管、场效应晶体管和光电耦合元件中的一个。

在一些实施例中，所述故障信号包括零序电流故障信号，所述信号采集模块包括用于检测零序电流故障的至少一个零序互感器，并且所述载流线穿过其中。

在一些实施例中，所述故障信号包括电弧故障信号，所述信号采集模块包括用于检测电弧故障的至少一个电流互感器，并且所述载流线穿过其中。

在一些实施例中，所述电气故障保护装置还包括：监控模块，其耦合至所述信号采集模块和/或所述信号处理模块并包括测试开关，并且被配置为在操作所述测试开关时产生模拟的故障信号，以检测所述电气故障保护装置是否正常工作。

在一些实施例中，所述电气故障保护装置还包括：自检模块，其耦合至所述信号采集模块和/或所述信号处理模块，并且被配置为周期性地产生模拟的故障信号，以检测所述电气故障保护装置是否正常工作。

在一些实施例中，所述信号处理模块还被配置为对所述电信号进行处理，所述处理包括滤波、放大、特征提取和窗口选通中的至少一项。

本实用新型的第二方面提出了一种电连接设备，所述电连接设备包括：壳体；以及根据第一方面的各实施例中任一个的电气故障保护装置，所述电气故障保护装置容纳在所述壳体中。

本实用新型的第三方面提出了一种用电器，所述用电器包括：负载设备；以及电连接设备，其耦合在载流线与所述负载设备之间，用于向所述负载设备供电，其中，所述电连接设备包括根据第一方面的各实施例中任一个的电气故障保护装置。

本实用新型通过在电气故障保护装置中增加报警模块，当电气故障保护装置发生故障导致脱扣功能丧失时仍可以发出报警信号提醒用户，避免危险发生，消除了潜在的安全隐患，进一步增加了电气故障保护装置的安全性。此外，本实用新型提供的电气故障保护装置的电路结构简单、成本低且安全性高。

附图说明

参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。另外，架构图中每个框之间的连线表示两个框之间是电气耦合，两个框之间没有连线并不表示该两个框没有耦合。

图1示出了根据本实用新型实施例的电气故障保护装置的一个示意性架构图；

图2示出了根据本实用新型实施例的电气故障保护装置的另一个示意性架构图；

图3示出了根据本实用新型的电气故障保护装置的第一实施例的原理图；以及

图4示出了根据本实用新型的电气故障保护装置的第二实施例的原理图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本实用新型一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本实用新型的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本实用新型的所有实施例。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。

在介绍本实用新型的实施例之前，首先对本实用新型中涉及到的部分术语进行解释，以便更好地理解本实用新型。

本实用新型所使用的术语“连接”或“耦合”及类似术语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“一个”、“一组”或者“一”等类似的词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

本实用新型所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”等等。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本实用新型旨在提出一种电气故障保护装置。在该装置中包括报警模块，能够在电气故障保护装置发生故障导致脱扣功能丧失时仍可以发出报警信号提醒用户，避免危险发生，消除了潜在的安全隐患，进一步增加了电气故障保护装置的安全性。此外，本实用新型提供的电气故障保护装置的电路结构简单、成本低且安全性高。

图1示出了根据本实用新型实施例的电气故障保护装置的一个示意性架构图。如图1中示出的，电气故障保护装置100包括开关模块103、信号采集模块104、信号处理模块105、驱动模块106和报警模块107。开关模块103耦合在电源线的输入端101与输出端102之间，并控制载流线的输入端101与输出端102之间的电力连接。载流线可以包括用于连接到电网火线的第一载流线(L)和用于连接到电网零线的第二载流线(N)。信号采集模块104检测载流线上的故障信号，并将故障信号转换为可供处理的电信号。信号处理模块105耦合至信号采集模块，并根据电信号判断载流线上是否存在电气故障，并在载流线上存在电气故障时产生电气故障信号。驱动模块106耦合至信号处理模块105和开关模块103，并响应于电气故障信号而驱动开关模块断开电力连接。报警模块107耦合至信号处理模块105，并响应于电气故障信号而发出报警信号，从而提醒用户潜在的危险。电气故障例如可以包括漏电故障或电弧故障。

本实用新型的漏电保护装置100能够在电气故障保护装置发生故障导致脱扣功能丧失时仍可以发出报警信号提醒用户，避免危险发生，消除了潜在的安全隐患，进一步增加了电气故障保护装置的安全性。此外，本实用新型提供的电气故障保护装置的电路结构简单、成本低且安全性高。

在一些实施例中，报警模块107包括辅助开关，其耦合至开关模块103，并在开关模块103进行复位时关闭报警信号。在这些实施例中，使用同一个辅助开关便能够对开关模块进行复位，同时又能清除报警信号，无需增加额外部件，减小了占用空间并降低了成本。

在一些实施例中，报警模块107包括报警控制开关，其用于开启或关闭报警模块107的报警功能。更具体地，当需要开启报警功能时，闭合报警控制开关，报警模块107接收到来自信号处理模块105的电气故障信号，并响应于电气故障信号而发出报警信号。当需要关闭报警功能时，断开报警控制开关，报警模块107无法再接收到来自信号处理模块105的电气故障信号，因此也将不会发出报警信号。在这些实施例中，用户可以根据需要或实际情况选择开启或关闭报警功能，提供了更多灵活性。

在一些实施例中，报警模块107包括用于发出报警信号的报警元件。报警元件可以包括蜂鸣器、扬声器、指示灯或发光元件，也可以是它们中任意一个或多个元件的组合，还可以包括其它类型的报警器件或它们的任意组合。发光元件例如可以是发光二极管。报警信号可以包括声音信号或光信号或声音信号和光信号的组合。在这些实施例中，在电气故障保护装置检测到电气故障时通过声音信号和/或光信号提醒用户，可以避免潜在的危险，进一步提高电气故障保护装置的安全性和可靠性。

在一些实施例中，报警模块107包括第一半导体元件，该第一半导体元件的控制极耦合至信号处理模块105并与报警元件串联连接。第一半导体元件用于控制其所在回路的接通和断开，其可以是可控硅、双极型晶体管、场效应晶体管和光电耦合元件中的任意一个。当信号处理模块105产生电气故障信号时，第一半导体元件响应于该电气故障信号而导通，以使得报警元件发出报警信号。

在一些实施例中，故障信号包括零序电流故障信号，信号采集模块106包括用于检测零序电流故障的至少一个零序互感器，载流线穿过其中，当载流线上出现不平衡电流(即零序电流故障信号)时，零序互感器可以检测到该不平衡电流。

在一些实施例中，故障信号包括电弧故障信号，信号采集模块106包括用于检测电弧故障的至少一个电流互感器，载流线穿过其中，当载流线上出现电弧(即电弧故障信号)时，电流互感器可以检测到该电弧。

在一些实施例中，信号处理模块105对来自信号采集模块104的电信号进行处理。处理可以包括滤波、放大、特征提取和窗口选通中的至少一项。例如，当信号采集模块104采集的故障信号为电弧故障信号时，信号处理模块105可以对该电弧故障信号经转换后的电信号进行滤波，输出电弧所在频段的电流特征信号，对经滤波处理后的电信号进行放大，并对经放大的电信号进行电弧特征提取以生成电弧特征信号，之后基于电弧特征信号生成电弧脉冲信号，并记录电弧脉冲信号在预设时间段内的脉冲数，基于该脉冲数生成电气故障信号。信号处理模块105还在上述过程中对电弧特征信号或电弧脉冲信号屏蔽预设时段上的电流信号，并保留电弧所在时段的电流特征波形，从而提高对故障电弧检测的准确性。在其它实施例中，也可以由信号采集模块104采集到故障信号之后，对故障信号进行一定的初步处理(如滤波)后再传输给信号处理模块105。

接下来参考图2。图2示出了根据本实用新型实施例的电气故障保护装置的另一个示意性架构图。与图1的实施例相比，区别主要在于图2中的电气故障保护装置200还包括监控模块108和自检模块109。开关模块103、信号采集模块104、信号处理模块105、驱动模块106和报警模块107的工作原理和图1所描述的类似，在此不再赘述。

在一些实施例中，监控模块108耦合至信号采集模块104，并包括测试开关。当操作测试开关时，监控模块108产生模拟的故障信号，以检测电气故障保护装置是否正常工作。在正常工作时，即该电气故障保护装置200具有电气故障保护功能，信号采集模块104采集到该模拟的故障信号，信号处理模块105将该模拟的故障信号判断为电气故障，生成电气故障信号，驱动模块106响应于电气故障信号而驱动开关模块103断开输入端101与输出端102之间的电力连接，并且报警模块107发出报警信号。如果开关模块103未断开输入端101与输出端102之间的电力连接和/或报警模块107未发出报警信号，则表示该电气故障保护装置200丧失了电气故障保护功能。在其它实施例中，监控模块108也可以耦合至信号处理模块105。

在一些实施例中，自检模块109耦合至信号采集模块104和信号处理模块105。自检模块109周期性地产生模拟的故障信号，以检测电气故障保护装置200是否正常工作。在正常工作时，即该电气故障保护装置200具有电气故障保护功能，信号采集模块104采集到该模拟的故障信号，信号处理模块105将该模拟的故障信号判断为电气故障，生成自检故障信号，该自检故障信号驱动模拟信号关闭模块(如半导体元件)关闭该模拟的故障信号。如果信号采集模块104和/或信号处理模块105发生故障，则信号处理模块105无法生成自检故障信号，也就无法驱动模拟信号关闭模块关闭该模拟的故障信号，导致模拟的故障信号一直存在，在经过预设时段后，触发驱动模块106驱动开关模块103断开输入端101与输出端102之间的电力连接。

图3示出了根据本实用新型的电气故障保护装置的第一实施例的原理图。

如图3所示，电气故障保护装置300耦合在输入端LINE与负载设备LOAD之间，并包括开关模块103、信号采集模块104、信号处理模块105、驱动模块106、报警模块107、监控模块108和自检模块109。载流线包括第一载流线L(HOT)11和第二载流线N(WHITE)12。在本实施例中，电气故障为零序电流故障，信号采集模块104包括两个零序互感器ZCT1和ZCT2，第一载流线11和第二载流线12穿过其中。开关模块103包括复位开关RESET，用于控制载流线的电力连接通断。信号处理模块105包括漏电检测芯片U1及其周边电路。驱动模块106包括开关驱动元件(如螺线管SOL)、两个可控硅Q1和Q2和电容C8。报警模块107包括辅助开关SW、可控硅Q5(第一半导体元件)、与可控硅Q5串联连接的发光二极管LED2(报警元件)及一些周边元器件。辅助开关SW与复位开关RESET为联动开关。监控模块108包括串联连接的电阻R1和测试开关TEST。自检模块109包括可控硅Q4、稳压二极管ZD1、电容C9及一些周边元器件。

电气故障保护装置300在进行零序电流检测时，复位开关RESET闭合。当第一载流线11和第二载流线12电流平衡时，零序互感器ZCT1不会产生不平衡电流。当第一载流线11或第二载流线12上出现零序电流故障时，零序互感器ZCT1检测到该零序电流故障信号，产生相应的感应信号。零序互感器ZCT1耦合至漏电检测芯片U1的引脚1和3，将该感应信号传递给漏电检测芯片U1。当零序电流故障信号大于设定阈值时，漏电检测芯片U1的引脚5输出高电平(电气故障信号)，反之输出低电平。漏电检测芯片U1的引脚5的高电平经由二极管D1和电阻R6被提供给可控硅Q1和Q2的控制极，触发可控硅Q1和/或Q2导通，进而使螺线管SOL的线圈上产生电流变化，因此产生电磁力，驱动复位开关RESET断开载流线的输入端与输出端之间的电力连接。另一方面，漏电检测芯片U1的引脚5的高电平还经由电阻R12被提供给可控硅Q5的控制极，触发可控硅Q5导通并使其保持导通，进而LED2中流过电流，因此点亮，即发出光信号(报警信号)，提醒用户发生零序电流故障。由于漏电检测芯片U1的引脚5的高电平既被提供给驱动模块106，也被提供给报警模块107，因此，如果电气故障保护装置300发生故障(如驱动模块106发生故障)导致脱扣功能丧失，即无法断开载流线的输入端与输出端之间的连接，仍可以通过报警模块107发出报警信号提醒用户。

在复位时，用户手动按下复位开关RESET。通过机械结构的特殊设计，在按下复位开关RESET时，辅助开关SW同时也闭合，复位开关RESET在下行过程中受到金属片的阻挡无法继续下行。由于辅助开关SW闭合，发光二极管LED2上端(即节点A)的电压降低(通过D3接地)，使得发光二极管LED2和可控硅Q5中不再流过电流，发光二极管LED2熄灭。另一方面，辅助开关SW的闭合也使得可控硅Q3导通，触发可控硅Q1和/或Q2导通，进而使螺线管SOL的线圈上产生电流变化，因此产生电磁力，驱动阻碍复位开关RESET下行的金属片移动，从而使得复位开关RESET在用户的按压下继续下行至锁扣位置，表示复位成功，用户的手离开复位开关RESET，辅助开关SW断开。在本实施例中，通过同一个辅助开关SW，既能辅助复位开关RESET的复位，也能清除报警信号，使得电路简单化，并减小了所占据的空间，降低了成本。

此外，图3中的电气故障保护装置300还可以进行零序电流故障保护功能和/或报警功能的测试。在测试时，复位开关RESET闭合。将监控模块108的试验开关TEST闭合，形成第一载流线11-R1-第二载流线12的电流回路，产生模拟的零序电流故障信号。零序互感器ZCT1检测到该零序电流故障信号，产生相应的感应信号，并将该感应信号传递给漏电检测芯片U1。当零序电流故障信号大于预设阈值时，漏电检测芯片U1的引脚5输出高电平(电气故障信号)。漏电检测芯片U1的引脚5的高电平被提供给可控硅Q1和Q2的控制极，触发可控硅Q1和/或Q2导通，进而使螺线管SOL的线圈中产生电流变化，因此产生电磁力，驱动复位开关RESET断开，从而断开载流线的输入端与输出端之间的电力连接。另一方面，漏电检测芯片U1的引脚5的高电平被提供给可控硅Q5，触发其导通，发光二极管LED2发出光信号。也就是说，如果试验开关TEST闭合，开关模块103断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，并且发光二极管LED2发出光信号，则表示电气故障保护装置300的零序电流故障保护功能和报警功能均正常，否则，如果开关模块103未断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，但发光二极管LED2发出光信号，表示电气故障保护装置300的零序电流故障保护功能缺失，信号采集模块104、信号处理模块105和驱动模块106中的一个或多个发生故障；如果开关模块103断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，但发光二极管LED2未发出光信号，表示电气故障保护装置300的报警功能缺失，报警模块107发生故障；如果开关模块103未断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，且发光二极管LED2未发出光信号，表示电气故障保护装置300的零序电流故障保护功能和报警功能均缺失，信号采集模块104、信号处理模块105、驱动模块106和报警模块107中的一个或多个发生故障。通过监控模块107进行零序电流故障保护功能和报警功能的测试，可以发现电气故障保护装置300存在的故障，提醒用户及时更换装置。

此外，图3中的电气故障保护装置300还具有自检功能。在交流电的第一载流线11通过SOL-D2-R7-LED1给电容C9充电，经过预设时段后，电容C9上端(即节点B)的电压超过稳压二极管ZD1的触发电压，稳压二极管ZD1导通，经由R3产生模拟的零序电流故障信号。零序互感器ZCT1检测到该零序电流故障信号，产生相应的感应信号，并将该感应信号传递给漏电检测芯片U1。漏电检测芯片U1的引脚5输出高电平(自检故障信号)。漏电检测芯片U1的引脚5的高电平被提供给可控硅Q4的控制极，触发可控硅Q4导通，电容C9通过可控硅Q4放电，其上端电压快速下降，当下降到小于稳压二极管ZD1的触发电压时，稳压二极管ZD1截止，不再产生模拟的零序电流故障信号，漏电检测芯片U1的引脚5输出低电平。此过程时间极短，通过预先设定电容C8的容量，使得电容C8的上端(即节点C)电压在此过程中缓慢地增加，而不触发可控硅Q1和Q2导通，因此可控硅Q1和Q2在此过程中不会导通，不会影响电气故障保护装置300的正常工作。如果信号采集模块104和/或信号处理模块105发生故障，则漏电检测芯片U1的引脚5不会输出高电平，则可控硅Q4保持在截止状态，电容C9持续触发稳压二极管ZD1导通，电流经过R5持续给电容C8充电，使电容C8上端电压持续上升，触发可控硅Q1和/或Q2导通，进而使螺线管SOL的线圈中产生电流变化，因此产生电磁力，驱动复位开关RESET断开，从而断开载流线的输入端与输出端之间的电力连接，同时发光二极管LED1点亮，提醒用户电气故障保护装置300存在故障，需及时更换装置。

图4示出了根据本实用新型的漏电保护装置的第二实施例的原理图。

如图4所示，电气故障保护装置400耦合在输入端LINE与负载设备LOAD之间，并包括开关模块103、信号采集模块104、信号处理模块105、驱动模块106、报警模块107和监控模块108。载流线包括第一载流线L(HOT)11和第二载流线N(WHITE)12。在本实施例中，电气故障为电弧故障，信号采集模块包括电流互感器CT1，第一载流线11穿过其中。开关模块103包括复位开关RESET，用于控制载流线的电力连接通断。信号处理模块105包括电弧检测芯片IC1、放大电路、窗口选通电路及一些其它周边电路。驱动模块106包括开关驱动元件(如螺线管SOL)和可控硅Q4。报警模块107包括辅助开关SW、报警控制开关KEY、可控硅Q5(第一半导体元件)、与可控硅Q5串联连接的扬声器SP(报警元件)及一些周边元器件。辅助开关SW与复位开关RESET为联动开关。监控模块108包括串联连接的电阻R6和测试开关TEST。

电气故障保护装置400在进行电弧检测时，复位开关RESET闭合。当载流线上出现电弧故障时，电流互感器CT1检测到该电弧故障信号，将电弧故障信号转换为次级电流信号，经并联的电阻R1转换为次级电压信号，然后经电容C1、C2、C3和电阻R2、R3、R5进行滤波后保留电弧所在频段的电压波形，稳压二极管ZD1对输出电压波形进行限压。窗口选通电路对该电压信号进行窗口选通，电弧检测芯片IC1基于该电压信号判断检测到的电弧故障是否为有害电弧故障。如果判断为有害电弧故障，则电弧检测芯片IC1的引脚1输出高电平(电气故障信号)，反之输出低电平。电弧检测芯片IC1的引脚1的高电平经由二极管D2和电阻R16被提供给可控硅Q4的控制极，触发可控硅Q4导通，进而使螺线管SOL的线圈上产生电流变化，因此产生电磁力，驱动复位开关RESET断开载流线的输入端与输出端之间的电力连接。另一方面，电弧检测芯片IC1的引脚1的高电平还被提供给可控硅Q5的控制极。如果报警模块107中的报警控制开关KEY闭合，即报警模块107的报警功能开启，则电弧检测芯片IC1的引脚1的高电平触发Q5导通并使其保持导通，扬声器SP中流过电流，因此发出声音信号(报警信号)，提醒用户发生电弧故障。当不需要报警功能时，可以将报警控制开关KEY打开，关闭报警模块107的报警功能。由于电弧检测芯片IC1的引脚1的高电平既被提供给驱动模块106，也被提供给报警模块107，因此，如果电气故障保护装置300发生故障(如驱动模块106发生故障)导致脱扣功能丧失，即无法断开载流线的输入端与输出端之间的连接，仍可以通过报警模块107发出报警信号提醒用户。

在复位时，用户手动按下复位开关RESET。通过机械结构的特殊设计，在按下复位开关RESET时，辅助开关SW同时也闭合，复位开关RESET在下行过程中受到金属片的阻挡无法继续下行。由于辅助开关SW闭合，扬声器SP上端(即节点A)的电压降低(通过D4接地)，使得扬声器SP和可控硅Q5中不再流过电流，扬声器SP停止发出声音。另一方面，辅助开关SW的闭合也使得可控硅Q2导通，触发可控硅Q4导通，进而使螺线管SOL的线圈上产生电流变化，因此产生电磁力，驱动阻碍复位开关RESET下行的金属片移动，从而使得复位开关RESET在用户的按压下继续下行至锁扣位置，表示复位成功，用户的手离开复位开关RESET，辅助开关SW断开。在本实施例中，通过同一个辅助开关SW，既能辅助复位开关RESET的复位，也能清除报警信号，使得电路简单化，并减小了所占据的空间，降低了成本。

此外，图4中的电气故障保护装置400还可以进行电弧故障保护功能和/或报警功能的测试。在测试时，复位开关RESET和报警控制开关KEY闭合。将监控模块108的试验开关TEST闭合，第一载流线11经由R6产生模拟的电弧故障信号，并提供给电弧检测芯片IC1的引脚10。电弧检测芯片IC1及其周边电路对其处理后判断为有害电弧故障，其引脚5输出高电平(电气故障信号)。电弧检测芯片IC1的引脚1的高电平被提供给可控硅Q4的控制极，触发可控硅Q4导通，进而使螺线管SOL的线圈上产生电流变化，因此产生电磁力，驱动复位开关RESET断开载流线的输入端与输出端之间的电力连接。另一方面，电弧检测芯片IC1的引脚1的高电平被提供给可控硅Q5，触发其导通，扬声器SP中流过电流，因此发出声音信号。也就是说，如果试验开关TEST闭合，开关模块103断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，并且扬声器SP发出声音信号，则表示电气故障保护装置400的电弧故障保护功能和报警功能均正常，否则，如果开关模块103未断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，但扬声器SP发出声音信号，表示电气故障保护装置400的电弧故障保护功能缺失，信号采集模块104、信号处理模块105和驱动模块106中的一个或多个发生故障；如果开关模块103断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，但扬声器SP未发出声音信号，表示电气故障保护装置400的报警功能缺失，报警模块107发生故障；如果开关模块103未断开第一载流线11和第二载流线12的输入端与输出端之间的电力连接，且扬声器SP未发出声音信号，表示电气故障保护装置400的电弧故障保护功能和报警功能均缺失，信号采集模块104、信号处理模块105、驱动模块106和报警模块107中的一个或多个发生故障。通过监控模块107进行电弧故障保护功能和报警功能的测试，可以发现电气故障保护装置300存在的故障，提醒用户及时更换装置。

本实用新型的第二方面提出了一种电连接设备，包括：壳体；以及根据上述各实施例中任一个的电气故障保护装置，该电气故障保护装置容纳在所述壳体中。

本实用新型的第三方面提出了一种用电器，包括：负载设备；以及电连接设备，其耦合在载流线与负载设备之间，用于向负载设备供电，电连接设备包括上述各实施例中任一个的电气故障保护装置。

因此，虽然参照特定的示例来描述了本实用新型，其中这些特定的示例仅仅旨在是示例性的，而不是对本实用新型进行限制，但对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本实用新型的精神和保护范围的基础上，可以对所公开的实施例进行改变、增加或者删除。

Claims (14)

1.一种电气故障保护装置，其特征在于，所述电气故障保护装置包括：

开关模块，其耦合在载流线的输入端与输出端之间，并且被配置为控制所述输入端与所述输出端之间的电力连接；

信号采集模块，其被配置为检测所述载流线上的故障信号，并将所述故障信号转换为可供处理的电信号；

信号处理模块，其耦合至所述信号采集模块，并且被配置为根据所述电信号判断所述载流线上是否存在电气故障，并在所述载流线上存在所述电气故障时产生电气故障信号；

驱动模块，其耦合至所述信号处理模块，并且被配置为接收所述电气故障信号，并响应于所述电气故障信号而驱动所述开关模块断开所述电力连接；以及

报警模块，其耦合至所述信号处理模块，并且被配置为接收所述电气故障信号，并响应于所述电气故障信号而发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述报警模块包括辅助开关，其耦合至所述开关模块，并且被配置为在所述开关模块进行复位时关闭所述报警信号。

3.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述报警模块包括报警控制开关，其被配置开启或关闭所述报警模块的报警功能。

4.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述报警模块包括用于发出所述报警信号的报警元件。

5.根据权利要求4所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述报警元件包括蜂鸣器、扬声器、指示灯和发光元件中的至少一个，所述报警信号包括声音信号和/或光信号。

6.根据权利要求4所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述报警模块还包括第一半导体元件，所述第一半导体元件与所述报警元件串联连接并且其控制极耦合至所述信号处理模块，并且被配置为响应于所述电气故障信号而导通，以使得所述报警元件发出所述报警信号。

7.根据权利要求6所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述第一半导体元件包括可控硅、双极型晶体管、场效应晶体管和光电耦合元件中的一个。

8.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述故障信号包括零序电流故障信号，所述信号采集模块包括用于检测零序电流故障的至少一个零序互感器，并且所述载流线穿过其中。

9.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述故障信号包括电弧故障信号，所述信号采集模块包括用于检测电弧故障的至少一个电流互感器，并且所述载流线穿过其中。

10.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述电气故障保护装置还包括：

监控模块，其耦合至所述信号采集模块和/或所述信号处理模块并包括测试开关，并且被配置为在操作所述测试开关时产生模拟的故障信号，以检测所述电气故障保护装置是否正常工作。

11.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述电气故障保护装置还包括：

自检模块，其耦合至所述信号采集模块和/或所述信号处理模块，并且被配置为周期性地产生模拟的故障信号，以检测所述电气故障保护装置是否正常工作。

12.根据权利要求1所述的电气故障保护装置，其特征在于，所述信号处理模块还被配置为对所述电信号进行处理，所述处理包括滤波、放大、特征提取和窗口选通中的至少一项。

13.一种电连接设备，其特征在于，所述电连接设备包括：

壳体；以及

根据权利要求1-12项中任一项所述的电气故障保护装置，所述电气故障保护装置容纳在所述壳体中。

14.一种用电器，其特征在于，所述用电器包括：

负载设备；以及

电连接设备，其耦合在载流线与所述负载设备之间，用于向所述负载设备供电，其中，所述电连接设备包括根据权利要求1-12项中任一项所述的电气故障保护装置。