一種三相afci檢測裝置的製作方法

2023-12-10 23:20:52

專利名稱：一種三相afci檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種故障檢測裝置，特別涉及的是一種三相AFCI檢測裝置。
背景技術：
據上海消防局統計上海僅2004年11月份共發生火災186起(上報數字)，而其中電氣火災竟有63起，平均每天2. I起，佔火災總數的 32. 9%。遠遠高於24. 6%的用火火災穩居各類火災之首，直接經濟損失59. 50萬餘元。美國消防局的報告中指出，僅1997年就有40 100起住宅的火災是由電氣問題造成的，共造成676百萬美元的財產損失。同時，該報告還指出，家用電器的接線引起的火災是電氣設備引起火災的2倍，其中最主要的一種導致火災的原因是故障電弧。所謂電弧實際上就是一种放電現象，當兩個高電勢差導體靠近到一定距離時，兩導體之間的空氣在高電勢差作用下會瞬間變成導體，從而產生一道奪目的火花——這就是電弧，電弧一般具有很高的亮度和極高的溫度。從廣義上來說，小到衣服上的電火花，大到天地為之色變的霹靂閃電，都屬於電弧這一範疇。而我們現今夜生活的重要組成部分一形形色色的各式電燈。也是由英國人漢弗萊戴維的弧光燈發展而來。電弧在UL1699標準中定義是電弧是兩個電極之間跨越某種絕緣介質的持續放電並伴隨著發光現象，同時電極伴隨著電極的局部放電。線路上的電弧可分為兩種一種是正常的操作電弧，稱為好弧；另一種是故障電弧，稱為壞弧。好弧是指電機旋轉所產生的電弧，如電鑽、吸塵器等，另外，當人們開關電器或插拔電器時產生的弧也屬於好弧範圍內。壞弧也就是故障電弧，主要是由於鬆散的導線連接以及絕緣體的切斷等原因產生的。故障電弧的類型基本上可分兩類線對線電弧(並聯電弧)和線間電弧(串聯電弧)。日常生活中，串聯電弧的發生頻率相對較高，由於家庭或工業使用中，開啟不同的電器設備所產生的電弧會產生疊加，稱為複合弧。為了防範此類電弧引起的火災，而在電路中最常見、最危險的電氣火災隱患，恰恰是由接地電弧性短路引起的火災。電弧的特點是溫度很高，電流很小，持續時間短，一旦出現擊穿點則會頻繁出現。一般為防止短路設計的斷路器無法檢測到此類故障，最有效的方法是採用「電弧故障斷路器(AFCI,Arc Fault Circuit Interrupter) 」,它能檢測是否存在電弧,若有則採取短路保護。傳統的弧斷路器主要用於單相AC220V配電系統中，目前三相電弧檢測裝置還處於空白
女口
廣叩o
發明內容本實用新型的目的在於克服上述不足，提供一種三相電弧數據在線電弧波形信號採集、仿真、資料庫生成、判斷等信號處理控制的三相AFCI檢測裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種三相AFCI檢測裝置，包括三相電路傳感電路和微處理器控制電路，所述三相電路傳感電路的輸出信號依次經模擬開關電路、電壓跟隨器電路、信號放大電路、A\D數據轉換電路傳輸至微處理器控制電路，其中由微處理器控制電路控制模擬開關電路內部電路的通斷，所述微處理器控制電路的輸出信號控制發送至電源驅動電路，所述微處理器控制電路與485通信接口電路雙向數據通信，485通信接口電路與PC機雙向數據通信。優選的，所述三相電路傳感電路由分別穿過三根相線與中性線的三相電流互感器的輸出端連接並聯的分流電阻及分壓電阻構成。優選的，所述電壓跟隨器電路由運算放大器IC2/A的輸出端連接反饋電阻R7和下拉電阻R9構成。 優選的，所述信號放大電路由運算放大器IC2/B的輸出端連接濾波電容器Cl構成。優選的，所述485通信接口電路通過SN75176通信接口晶片IC5的輸出端連接到RS485通信接口的COM埠。優選的，所述微處理器控制電路採用89S52單片機控制器。優選的，所述微處理器控制電路連接有看門狗模塊IC4。通過採用上述的技術方案，本實用新型的有益效果是本實用新型通過三相電流互感器採集電弧波信號，經信號處理器後由微處理器控制電路經485通信接口總線傳至PC機，由PC機在線檢測讀取數據，由PC機自動在線仿真讀取當前數據信息，並存儲自動生成對比資料庫，該資料庫寄存了三相電流傳感器所採集的複合弧、好弧、壞弧等多種波形信號，經PC機判斷並與該數據進行對比分析後，進行現場仿真讀取、寄存、生成資料庫，然後綜合判斷後，再經系統總線發出信號至微處理器，由微處理器發出相應驅動指令，達到三相電弧數據在線電弧波形信號採集、仿真、資料庫生成、判斷等信號處理控制的目的，解決了電弧的多種複合弧與傳統只能檢測單相迴路電弧的技術難題。

圖I是本實用新型的方框結構圖；圖2是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述。如圖I、圖2所示，本實用新型的一種三相AFCI檢測裝置，包括三相電路傳感電路I和微處理器控制電路2，所述三相電路傳感電路I的輸出信號依次經模擬開關電路11、電壓跟隨器電路12、信號放大電路13、A\D數據轉換電路14傳輸至微處理器控制電路2，其中由微處理器控制電路2控制模擬開關電路11內部電路的通斷，所述微處理器控制電路2的輸出信號控制發送至電源驅動電路21，所述微處理器控制電路2與485通信接口電路22雙向數據通信，485通信接口電路22與PC機23雙向數據通信。所述三相電路傳感電路I由分別穿過三根相線與中性線的三相電流互感器(TR1、TR2、TR3)的輸出端連接並聯的分流電阻及分壓電阻構成。由三相電流互感器TRl採集線路中電弧波形信號，實時檢測電流波形不同電流圖型信息。此信號輸出後，經電阻Rl分流、電阻R2分壓，連接到模擬開關模塊ICl的第14管腳，由89S52主控制晶片Ul的第22、23、24端，分別連接模擬開關模塊ICl的第9、10、11端，由89S52主控制晶片Ul控制模擬開關模塊ICl內部電路通斷與斷開，循環檢測各路數的波形狀態。當模擬開關模塊ICl的第14管腳有信號輸入時，其第3腳公共輸出第腳連接到運算放大器IC2/A的第2腳，運算放大器IC2/A的第3腳連接電阻R8分壓。此時運算放大器IC2/A的第I腳輸出端連接反饋電阻R7和下拉電阻R9構成電壓跟隨器電路12。其輸出端連接到運算放大器IC2/B的第5腳，經運算放大器IC2/B內部放大信號，由運算放大器IC2/B的第7腳輸出放大信號，經電容器Cl濾波後，此信號輸入到A\D數據轉換模塊IC3的第2腳，由A\D數據轉換電路IC3的第5、6、7腳與89S52主控制晶片Ul組成數據通信電路，經89S52主控制晶片Ul讀取A\D數據轉換電路IC3的數據信號，經A\D數據轉換電路IC3內部判斷處理後，通過通信輸出埠發送信號傳送給SN75176通信接口晶片IC5，SN75176通信接口晶片IC5的第6、7端傳送到PC機，PC接收到信息後與本機存儲的原始電弧數據信息庫進仿真對比。經PC機判斷並與該數據進行對比分析後，進行仿真讀取、寄存、生成數據 庫，然後綜合判斷後，再經系統總線發出信號至89S52主控制晶片U1，由89S52主控制晶片Ul發出相應驅動指令，達到三相電弧數據在線電弧波形信號採集、仿真、資料庫生成、判斷等信號處理控制的目的。PC機資料庫存儲截流前電弧不穩定過程中存在許多不成功截斷，即許多次熄弧和熄弧後恢復電壓導致的電弧重燃，不成功截斷時電弧電壓波形上出現恢復電壓上升隨後又擊穿的尖峰，電弧電流波形上出現陡然減小，由此引起電流高頻振蕩，影響電弧不穩定過程的主要電路參數是負載並聯電容、觸頭並聯電容和試驗主迴路連線的雜散電感等而產生的波形圖，若PC機判斷為電弧故障信息後，通過SN75176通信接口晶片IC5回傳到89S52主控制晶片Ul接收埠(RXD)的第10端。由89S52主控制晶片Ul的第26腳輸出高電平信號，經電阻R13限流，使光電耦合器IC6導通，推動繼電器K閉合，同時負載電源被切斷，藉助於計算機模擬計算，更清楚地分析了電弧不穩定過程中電弧電壓、電弧電流及電路參數之間的關係。所述89S52主控制晶片Ul連接有看門狗模塊IC4，可使89S52主控制晶片Ul的內
部程序自動恢復。其他兩相電弧波形檢測電路由電流互感器TR2、TR3等組成，其原理與電流互感器TRl組成的波形檢測電路相同，這裡面不再重複。以上所述的僅為本實用新型的一較佳實施例而已，不能限定本實用新型實施的範圍，凡是依本實用新型申請專利範圍所作的均等變化與裝飾，皆應仍屬於本實用新型涵蓋的範圍內。
權利要求1.ー種三相AFCI檢測裝置，其特徵在於包括三相電路傳感電路(I)和微處理器控制電路(2)，所述三相電路傳感電路(I)的輸出信號依次經模擬開關電路(11)、電壓跟隨器電路(12)、信號放大電路(13)、A\D數據轉換電路(14)傳輸至微處理器控制電路(2)，其中由微處理器控制電路⑵控制模擬開關電路(11)內部電路的通斷，所述微處理器控制電路(2)的輸出信號控制發送至電源驅動電路(21)，所述微處理器控制電路(2)與485通信接ロ電路(22)雙向數據通信，485通信接ロ電路(22)與PC機(23)雙向數據通信。
2.根據權利要求I所述的三相AFCI檢測裝置，其特徵在於所述三相電路傳感電路(I)由分別穿過三根相線與中性線的三相電流互感器的輸出端連接並聯的分流電阻及分壓電阻構成。
3.根據權利要求I所述的三相AFCI檢測裝置，其特徵在於所述電壓跟隨器電路(12)由運算放大器IC2/A的輸出端連接反饋電阻R7和下拉電阻R9構成。
4.根據權利要求I所述的三相AFCI檢測裝置，其特徵在於所述信號放大電路(13)由運算放大器IC2/B的輸出端連接濾波電容器Cl構成。
5.根據權利要求I所述的三相AFCI檢測裝置，其特徵在於所述485通信接ロ電路(22)通過SN75176通信接ロ晶片IC5的輸出端連接到RS485通信接ロ的COM端ロ。
6.根據權利要求I至5任一項所述的三相AFCI檢測裝置，其特徵在於所述微處理器控制電路(2)採用89S52單片機控制器。
7.根據權利要求I至5所述的三相AFCI檢測裝置，其特徵在於所述微處理器控制電路⑵連接有看門狗模塊IC4。
專利摘要本實用新型涉及一種三相AFCI檢測裝置，包括三相電路傳感電路和微處理器控制電路，所述三相電路傳感電路的輸出信號依次經模擬開關電路、電壓跟隨器電路、信號放大電路、A\D數據轉換電路傳輸至微處理器控制電路，所述微處理器控制電路的輸出信號控制發送至電源驅動電路，所述微處理器控制電路與485通信接口電路雙向數據通信，485通信接口電路與PC機雙向數據通信，其採用三相傳感器採集電弧波信號，由微處理器經總線傳至PC機，由PC機在線檢測讀取數據，並自動生成各種電弧波形資料庫與標準電弧資料庫，由PC機在線判斷對比後，發出相應控制指令，解決了電弧的多種複合弧與傳統只能檢測單相迴路電弧的技術難題。
文檔編號G01R19/00GK202533535SQ20122017277
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者傅俊豪, 傅哲龍, 黃紫教 申請人:福建俊豪電子有限公司