一種嵌入SIM卡通信的故障電弧檢測裝置及其方法與流程

2024-02-24 11:50:15

本發明涉及一種故障電弧檢測裝置，具體涉及一種嵌入sim卡通信的故障電弧檢測裝置及其方法。

背景技術：

中國專利曾公開了一種使用離散小波變換的並聯電弧檢測(200910262530.2)，執行並聯電弧故障斷流的裝置，包括：電流感測裝置，位於該電氣電路中以感測電氣負載，被配置為產生表示流過其的負載電流的輸出信號；檢測單元，與該電流感測裝置信號通信，並被配置為接收由該電流感測裝置產生的輸出信號，被配置並布置為基於該輸出信號輸出二次信號；和微控制器，耦合到該檢測單元，響應於計算機可執行指令，該指令在由該微控制器執行時，使得該微控制器接收並經由離散小波變換來分解該二次信號從而獲得離散小波係數，並計算離散小波係數的和，比較該離散小波係數的和與預定閾值，當感測的負載電流大於預定閾值並且該離散小波係數的和共同表示解扣信號產生的預定閾值條件滿足時，產生解扣信號。

中國專利曾公開了一種用於在包括光伏板和利用dc輸電線與所述光伏板可連接的負載的系統中的電弧檢測的方法(201110349734.7)，所述方法測量傳遞到所述負載的功率，因而產生傳遞到所述負載的功率的第一測量結果。還測量通過所述光伏板產生的功率，因而產生通過所述光伏板產生的功率的第二測量結果。比較所述第一測量結果與所述第二測量結果，因而產生差分功率測量結果。當所述差分功率測量結果超過閾值時，還可以設置報警條件。優選地，調製所述第二測量結果並通過所述dc輸電線傳輸所述第二測量結果。

中國專利曾公開了一種串聯故障電弧檢測電路(201510897303.2)，包括電流採樣電路，設置於被檢測線路的火線上，用於輸出表徵火線電流高頻分量的電流檢測信號；噪聲抑制放大電路，用於對所述電流檢測信號進行去噪和放大獲得交流高頻信號；整流電路，用於將交流高頻信號轉換為直流高頻信號；比較電路，用於比較所述直流高頻信號的幅值與預定電壓閾值，輸出故障電弧提示信號；以及控制電路，用於根據所述故障電弧提示信號輸出保護信號。

目前市場上還沒有一種針對電弧產生的檢測裝置。當電路中發生故障電弧時，負荷電流一般會很小，低於目前電力系統特別是低壓配電領域廣泛安裝的過電流保護的設定值，故障電弧不在保護的範圍內。隨著故障電弧引起的火災造成人員的財產損失日益嚴重，為了減少家用電氣設備故障電弧引發的不安全因素，美國的全國電氣條例(nec)關於故障電弧保護出臺了一系列強制性的規定。近年來，在我國故障電弧引起的電氣火災呈上升趨勢，造成重大經濟損失。隨著國內對低壓安全和電弧故障的保護重視程度逐漸提高，國家勢必也會出臺一些安裝電弧保護設備的強制法規，afci技術的應用前景巨大。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種嵌入sim卡通信的故障電弧檢測裝置及其方法。它是基於神經網絡算法及差分算法對故障電弧進行判斷，增加對電弧判斷的準確性，減小故障電弧探測裝置的誤報警，不僅可以檢測故障電弧，而且可以通過sim卡將故障信息上傳給上位機軟體處理。

為達到上述目的，本發明採用的技術方案是：一種嵌入sim卡通信的故障電弧檢測裝置，它包括mcu微控制單元，mcu微控制單元連接高頻濾波器和低頻信號調理電路，高頻濾波器連接高頻信號調理電路，低頻信號調理電路連接低頻電流互感器，高頻信號調理電路連接高頻電流互感器，mcu微控制單元還連接電源模塊，電源模塊連接市電，sim卡電路連接mcu微控制單元。

所述的mcu微控制單元還連接復位電路。

所述的mcu微控制單元還連接聲光報警電路。

一種嵌入sim卡通信的故障電弧檢測方法，mcu微控制單元連接高頻濾波器和低頻信號調理電路，高頻濾波器連接高頻信號調理電路，低頻信號調理電路連接低頻電流互感器，高頻信號調理電路連接高頻電流互感器，mcu微控制單元還連接電源模塊，電源模塊連接市電，sim卡電路連接mcu微控制單元；

當電路發生串聯電弧或並聯電弧時，經低頻電流互感器先將原始信號隔離縮小到一定範圍，然後通過低頻信號調理電路將信號變成mcu微控制單元能進行處理的範圍，最後經mcu微處理單元來獲得電壓電流信號，獲得負載類型；高頻電流互感器通過高頻濾波器得到帶通信號，再經過高頻信號調理電路獲得30k-100k之間的高頻信號，輸入mcu微控制單元，通過ad採樣得到的脈衝判斷是否發生拉弧；市電通過電源模塊後得到給mcu微控制單元供電、低頻信號調理電路和高頻信號調理電路運放所需要的電壓；低頻電流互感器獲得主迴路中的電流信號，其二次側的電流信號i通過低頻信號調理電路將電流信號i變成電壓信號u，然後對該電壓信號u進行整流，將整流後的信號傳給mcu微控制單元；高頻電流互感器通過高頻濾波器得到帶通信號，再經過高頻信號調理電路獲得30k-100k之間的高頻信號pluse1，mcu微控制單元通過a/d通道，採集信號pluse1的信息，通過差分算法檢測主迴路中電流頻譜的變化，進行故障電弧的判定，區分出是由於電路中負載的正常啟動，還是由於負載的功率調節引起的幹擾還是發生了故障電弧。

所述的市電通過電源模塊後得到給mcu微控制單元供電的3.3v電壓、低頻信號調理電路和高頻信號調理電路運放所需要的±9v電壓。

所述的sim卡電路通過網絡伺服器，將故障信息傳輸給上位機監視控制軟體，實現網絡伺服器與上位機監視控制軟體進行信息互傳。

本發明與現有技術相比，具有以下積極效果：它是基於差分分析方法和神經網絡算法對故障電弧進行判斷，增加對電弧判斷的準確性，不僅可以檢測故障電弧而且可以通過sim卡電路將故障信息上傳給上位機軟體處理。

附圖說明

圖1是本實例的主迴路原理圖。

圖中：1、高頻電流互感器，2、低頻電流互感器，3、電源模塊，4、低頻信號調理電路，5、高頻信號調理電路，6、高頻濾波器，7、mcu微控制單元，8、sim卡電路，9、負載，10、網絡伺服器，11、上位機，12、市電，13、聲光報警電路，14、復位電路。

具體實施方式

下面結合實施例及其附圖對本發明再作描述。

參見圖1，一種嵌入sim卡通信的故障電弧檢測裝置，它包括mcu微控制單元7，mcu微控制單元7連接高頻濾波器6和低頻信號調理電路4，高頻濾波器6連接高頻信號調理電路5，低頻信號調理電路4連接低頻電流互感器2，高頻信號調理電路5連接高頻電流互感器1，mcu微控制單元7還連接電源模塊3，電源模塊3連接市電12，sim卡電路8連接mcu微控制單元7。

參見圖1，所述的mcu微控制單元7還連接復位電路14。

參見圖1，所述的mcu微控制單元7還連接聲光報警電路13。

參見圖1，一種嵌入sim卡通信的故障電弧檢測方法，mcu微控制單元7連接高頻濾波器6和低頻信號調理電路4，高頻濾波器6連接高頻信號調理電路5，低頻信號調理電路4連接低頻電流互感器2，高頻信號調理電路5連接高頻電流互感器1，mcu微控制單元7還連接電源模塊3，電源模塊3連接市電12，sim卡電路8連接mcu微控制單元7；

當電路發生串聯電弧或並聯電弧時，經低頻電流互感器2先將原始信號隔離縮小到一定範圍，然後通過低頻信號調理電路4將信號變成mcu微控制單元7能進行處理的範圍，最後經mcu微處理單元7來獲得電壓電流信號，獲得負載類型；高頻電流互感器1通過高頻濾波器6得到帶通信號，再經過高頻信號調理電路5獲得30k-100k之間的高頻信號，輸入mcu微控制單元7，通過ad採樣得到的脈衝判斷是否發生拉弧；市電12通過電源模塊3後得到給mcu微控制單元7供電、低頻信號調理電路4和高頻信號調理電路5運放所需要的電壓；低頻電流互感器2獲得主迴路中的電流信號，其二次側的電流信號i通過低頻信號調理電路4將電流信號i變成電壓信號u，然後對該電壓信號u進行整流，將整流後的信號傳給mcu微控制單元7；高頻電流互感器1通過高頻濾波器6得到帶通信號，再經過高頻信號調理電路5獲得30k-100k之間的高頻信號pluse1，mcu微控制單元7通過a/d通道，採集信號pluse1的信息，通過差分算法檢測主迴路中電流頻譜的變化，進行故障電弧的判定，區分出是由於電路中負載的正常啟動，還是由於負載的功率調節引起的幹擾還是發生了故障電弧。

參見圖1，所述的市電12通過電源模塊3後得到給mcu微控制單元7供電的3.3v電壓、低頻信號調理電路4和高頻信號調理電路5運放所需要的±9v電壓。

參見圖1，所述的sim卡電路8通過網絡伺服器10，將故障信息傳輸給上位機11監視控制軟體，實現網絡伺服器10與上位機11監視控制軟體進行信息互傳。