[发明专利]一种故障电弧检测装置及方法与三相电路故障检测方法

说明书

一种故障电弧检测装置及方法与三相电路故障检测应用，包括有输入电流检测电路、输出电流检测电路、信号处理模块、过零点检测电路和电容分支检测电路；本发明可集成在断路器、插头之中，通过电容分支检测单元对高频故障电弧信号进行检测，当检测到故障电弧后，在过零点单元检测到的交流周期中，将电容分支检测到的高频故障电弧信号与输入电流检测单元和输出电流检测单元的采样数据进行相关技术，通过将相关值输入设定的神经网络，能够准确识别故障电弧位于输出回路或输入回路。

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别是一种故障电弧检测装置及方法。

背景技术

电弧故障保护电器(Arc Fault Detection Devices，AFDD)是一种新型用电线路保护装置。其主要功能是检测和辨别危险的接地电弧故障、并联电弧故障和串联电弧故障，并及时驱动使电流断开的装置，避免发生电气火灾。AFDD装置的电弧故障检测识别技术对于电网的交流配电保护起到了关键作用，将来也为直流领域、智能城市、航空航天电气系统以及油电混动新能源车及电气系统的直流电弧故障检测提供有效保护。

在CN106054009B中公开了一种名为“家电设备及用于其的故障电弧检测装置”，它通过滤波保护单元衰减高频电弧，再通过比较输入端电流和输出端电流的大小来判断故障电弧的产生方向。其不足在于：1、由于电网上负载多，会时刻产生高频电弧，单纯比较输入电流和输出电流，容易产生误判故障电弧；2、常用滤波保护单元不具备高频电弧信噪比的增强功能，对于低信噪比的高频电弧信号无法确定识别。

在CN109975673B中公开了一种名为“一种光伏微电网直流侧故障电弧识别方法”，它将模糊熵作为神经网络的输入，用于判断故障电弧是否发生。其不足在于：无法确定故障电弧发生的方向。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种故障电弧检测装置。

本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有用于检测电流输入端检测信号Ii(t)的输入电流检测电路、用于检测电流输出端检测信号Io(t)的输出电流检测电路和信号处理模块，所述装置还包括有过零点检测电路和电容分支检测电路；

所述过零点检测电路，用于检测电流输入端的火线与零线之间交流电压的过零点，确定过零点之间的交流周期T；所述电容分支检测电路，位于电流输入端与输出端之间，用于电容分支上的高频故障电弧信号Ih(t)；

所述电容分支检测电路包括有电容、磁环和线圈，电容、磁环和线圈呈穿芯式互感器设计，连接在火线与零线之间。

进一步，所述电容取值范围为0.01uf-100uf；磁环材质为镍锌铁氧体，导磁率取值范围为200-2000；线圈匝数取值范围为1-100。

进一步，所述电容最优值为1uf；磁环导磁率最优值为650，线圈匝数最优值为3。

进一步，所述装置还包括有脱扣电路和报警模块，脱扣电路和报警模块均接收信号处理模块发送的控制指令。

进一步，所述装置还包括有电源模块，所述电源模块的输入端连接到电流输入端与脱扣电路之间，所述电源模块的输出端与为信号处理模块提供直流电源。

本发明的另一个目的就是提供一种故障电弧检测方法。

本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：

1)通过过零点检测电路检测电流输入端的火线与零线之间的交流电压过零点，确定过零点之间的周期T；

通过输入电流检测电路、输出电流检测电路和电容分支检测电路分别采样，分别得到输入电流Ii[n],、输出电流Io[n],和高频故障电弧信号Ih[n]；其中n＝0,1…，L-1，L是在过零点检测电路确定的一个交流周期内采样点的个数；