串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用電安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路對(duì)于信號(hào)的處理過程一般如下：
[0003] 在檢測(cè)故障電弧時(shí)，電流互感器二次側(cè)感應(yīng)輸出對(duì)應(yīng)電流，將電流信號(hào)通過半波 或橋式整流送給信號(hào)處理電路，或者抬高輸出信號(hào)送給AD轉(zhuǎn)換模塊處理。
[0004] 現(xiàn)行電路的缺點(diǎn)如下：
[0005] 若采用半波整流，只采樣半個(gè)周期的信號(hào)，有效信號(hào)減半，從而導(dǎo)致保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)且 容易誤動(dòng)作。在功率負(fù)載或者純阻性負(fù)載的電弧故障時(shí)，高頻信號(hào)幅值較低，由于二極管壓 降的影響，部分信號(hào)不能通過，增加了對(duì)互感器的要求，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致小功率負(fù)載或純阻性負(fù) 載拉弧檢測(cè)不到。
[0006] 若采用橋式整流，此時(shí)信號(hào)回路有兩個(gè)二極管的壓降，在小功率負(fù)載或者純阻性 負(fù)載的電弧故障時(shí)，高頻信號(hào)幅值較低，部分信號(hào)無法通過整流橋，從而增加了對(duì)互感器的 要求，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致此類負(fù)載的故障電弧檢測(cè)不到。
[0007] 若采用抬高信號(hào)的處理電路，抬高后的信號(hào)必須送到AD轉(zhuǎn)換模塊。由于信號(hào)頻率 較高，對(duì)AD轉(zhuǎn)換模塊及控制芯片的要求較高，成本相對(duì)較高。
[0008] 因此，現(xiàn)有的串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路，對(duì)于元器件的要求較高，微弱信號(hào)難以全波 通過，電路復(fù)雜度高，成本也較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明實(shí)施例中提供一種串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路，能夠降低串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電 路的復(fù)雜度，使微弱信號(hào)可以全波通過整流電路，降低電路的實(shí)現(xiàn)成本。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路，包括：信號(hào)采樣 電路，用于對(duì)火線電流進(jìn)行采樣，并輸出第一信號(hào)；精密全波整流電路，連接至信號(hào)采樣電 路的輸出端，對(duì)信號(hào)采樣電路輸出的第一信號(hào)進(jìn)行整流放大，并輸出第二信號(hào)；比較電路， 連接至精密全波整流電路的輸出端，與精密全波整流電路輸出的信號(hào)進(jìn)行比較，并輸出比 較結(jié)果。
[0011] 作為優(yōu)選，信號(hào)采樣電路包括：電流互感器，對(duì)火線電流進(jìn)行采樣；第一電阻，設(shè) 置在電流互感器的二次側(cè)，并將電流互感器的二次側(cè)輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；高通電路， 連接在第一電阻的輸出端，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出高頻信號(hào)。
[0012] 作為優(yōu)選，高通電路包括第一電容和第二電阻，第二電阻和第一電阻并聯(lián)，第一電 容串聯(lián)在第一電阻和第二電阻之間。
[0013] 作為優(yōu)選，第二電阻與第一電容連接的第一端連接有第一二極管，第一二極管的 輸出端連接至第一電壓，第二電阻的第二端接地。
[0014] 作為優(yōu)選，電流互感器為工頻電流互感器或高頻電流互感器。
[0015] 作為優(yōu)選，精密全波整流電路包括第一集成運(yùn)放器和第二集成運(yùn)放器，第一集成 運(yùn)放器的負(fù)極連接至信號(hào)采樣電路的輸出端，第一集成運(yùn)放器的輸出端連接至第二集成運(yùn) 放器的負(fù)極，第一集成運(yùn)放器和第二集成運(yùn)放器的正極接地，信號(hào)采樣電路的輸出端與第 一集成運(yùn)放器的負(fù)極之間的電路上設(shè)置有第三電阻，信號(hào)采樣電路的輸出端與第二集成運(yùn) 放器的負(fù)極之間的電路上設(shè)置有第五電阻，第一集成運(yùn)放器的輸出端和第二集成運(yùn)放器的 負(fù)極之間的電路上設(shè)置有第六電阻，第三電阻和第六電阻之間的電路上設(shè)置有第四電阻， 第二集成運(yùn)放器的負(fù)極和第二集成運(yùn)放器的輸出端之間的電路上設(shè)置有第七電阻，第六電 阻和第一集成運(yùn)放器的輸出端之間設(shè)置有第三二極管，第三二極管的輸出端連接至第一集 成運(yùn)放器的輸出端，第三二極管的輸出端與第一集成運(yùn)放器的負(fù)極之間的電路上設(shè)置有第 二二極管，第二二極管的輸出端連接至第一集成運(yùn)放器的負(fù)極。
[0016] 作為優(yōu)選，第三電阻阻值為R3,第四電阻阻值為R4,第五電阻阻值為R5,第六電阻 阻值為 R6,其中 R3 = R4 = R6, R5 = 2R6。
[0017] 作為優(yōu)選，第二集成運(yùn)放器的輸出端通過第二電容接地。
[0018] 作為優(yōu)選，比較電路包括比較器，比較器的同相輸入端連接至精密全波整流電路 的輸出端，比較器的反相輸入端連接至比較電壓。
[0019] 作為優(yōu)選，比較電壓可調(diào)。
[0020] 作為優(yōu)選，比較電壓包括調(diào)節(jié)電阻，調(diào)節(jié)電阻的第一端連接至第二電壓，調(diào)節(jié)電阻 的第二端接地，比較器的反向接入端連接至調(diào)節(jié)電阻的調(diào)節(jié)部。
[0021] 作為優(yōu)選，比較電路還包括設(shè)置在比較器上的驅(qū)動(dòng)電壓和上拉電阻。
[0022] 應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路包括：信號(hào)采樣電路，用于對(duì)火線 電流進(jìn)行采樣，并輸出第一信號(hào)；精密全波整流電路，連接至信號(hào)采樣電路的輸出端，對(duì)信 號(hào)采樣電路輸出的第一信號(hào)進(jìn)行整流放大，并輸出第二信號(hào)；比較電路，連接至精密全波整 流電路的輸出端，與精密全波整流電路輸出的信號(hào)進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果。本發(fā)明通過 對(duì)火線電流進(jìn)行采樣，并將采樣信號(hào)輸出值精密全波整流電路，通過精密全波整流電路進(jìn) 行整流，可以放大電路，使微弱的故障電弧信號(hào)也能完整地通過整流電路，保證采樣信號(hào)的 完整性，同時(shí)可以降低串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路的復(fù)雜度，降低對(duì)電流互感器的要求，降低電 路的實(shí)現(xiàn)成本和實(shí)現(xiàn)難度。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 附圖標(biāo)記說明：1、信號(hào)采樣電路；2、精密全波整流電路；3、比較電路。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限 定。
[0026] 參見圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路包括信號(hào)采樣電路 1、精密全波整流電路2和比較電路3,信號(hào)采樣電路1用于對(duì)火線電流進(jìn)行采樣，并輸出第 一信號(hào)；精密全波整流電路2,連接至信號(hào)采樣電路1的輸出端，對(duì)信號(hào)采樣電路1輸出的 第一信號(hào)進(jìn)行整流放大，并輸出第二信號(hào)；比較電路3,連接至精密全波整流電路2的輸出 端，與精密全波整流電路2輸出的信號(hào)進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果。
[0027] 此處的第一信號(hào)例如為高頻信號(hào)。
[0028] 本發(fā)明通過對(duì)火線電流進(jìn)行采樣，并將采樣信號(hào)輸出值精密全波整流電路，通過 精密全波整流電路進(jìn)行整流，可以放大電路，使微弱的故障電弧信號(hào)也能完整地通過整流 電路，保證采樣信號(hào)的完整性，同時(shí)可以降低串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路的復(fù)雜度，降低對(duì)電流 互感器的要求，降低電路的實(shí)現(xiàn)成本和實(shí)現(xiàn)難度。
[0029]由于本發(fā)明中采用精密全波整流電路來對(duì)信號(hào)采樣電路1輸出的信號(hào)進(jìn)行整流 放大，可以通過精密全波整流電路使得微弱信號(hào)在整流放大后可以全波通過，避免了現(xiàn)有 技術(shù)中采用半波或橋式整流后低幅值的信號(hào)無法通過的問題，降低了對(duì)互感器的要求，也 保證了整流后信號(hào)的完整性，提高了串聯(lián)故障電弧檢測(cè)電路的工作性能。
[0030] 信號(hào)采樣電路1包括電流互感器、第一電阻Rl和高通電路，電流互感器與火線電 流形成互感，從而對(duì)火線電流進(jìn)行采樣，并輸出采樣電流至第一電阻Rl ;第一電阻Rl設(shè)置 在電流互感器的二次側(cè)，并將電流互感器的二次側(cè)輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該第一電阻 Rl為與電流互感器相匹配的電阻。高通電路連接在第一電阻Rl的輸出端，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行 濾波后輸出高頻信號(hào)。高通電路可以對(duì)第一電阻Rl輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行高頻濾波，避免信 號(hào)中的諧波干擾，提高電壓信號(hào)輸出的純凈度。
[0031] 在本實(shí)施例中，高通電路包括第一電容Cl和第二電阻R2，第二電阻R2和第一電阻 Rl并聯(lián)，第一電容Cl串聯(lián)在第一電阻Rl和第二電阻R2之間。第一電容Cl和第二電阻R2 相互配合，對(duì)第一電阻Rl輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，然后輸出過濾后的高頻電壓信號(hào)。通 過采用第一電容Cl和第二電阻R2所組成的高通電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，實(shí)現(xiàn)方便。當(dāng) 然，通過其他元器件組合而成的高通電路，只要能夠?qū)Φ谝浑娮鑂l輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行 尚頻濾波，都是可以的。
[0032] 優(yōu)選地，第二電阻R2與第一電容Cl連接的第一端連接有第一二極管Dl，第一二 極管Dl的輸出端連接至第一電壓，第二電阻R2的第二端接地。第一電壓的電壓值例如為 5V。此處設(shè)置第一二極管D1，并將第一二極管Dl的通過電壓上拉至+5V，能夠?qū)π盘?hào)采樣 電路1的輸出電壓進(jìn)行控制，可以起到信號(hào)限幅，以及保護(hù)精密全波整流電路2的作用。
[0033] 電流互感器為工頻電流互感器或高頻電流互感器。
[0034] 精密全波整流電路2包括第一集成運(yùn)放器和第二集成運(yùn)放器，第一集成運(yùn)放器的 負(fù)極連接至信號(hào)采樣電路1的輸出端，第一集成運(yùn)放器的輸出端連接至第二集成運(yùn)放器的 負(fù)極，第一集成運(yùn)放器和第二集成運(yùn)放器的正極接地，信號(hào)采樣電路1的輸出端與第一集 成運(yùn)放器的負(fù)極之間的電路上設(shè)置有第三電阻R3,信號(hào)采樣電路1的輸出端與第二集成運(yùn) 放器的負(fù)極之間的電路上設(shè)置有第五電阻R5,第一