專(zhuān)利名稱(chēng)：一種afci綜合保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種保護(hù)裝置，特別涉及的是一種AFCI綜合保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在單相供電情況下，由于供電局變壓器輸出過(guò)壓過(guò)高或室干線配電系統(tǒng)斷零情況，將導(dǎo)致相電壓過(guò)高或欠電壓，最終導(dǎo)致設(shè)備供電過(guò)欠壓故障，家用電器如電冰箱或空調(diào)器因相電壓欠壓，會(huì)使壓縮機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)后產(chǎn)生故障或著火，而電壓過(guò)高會(huì)產(chǎn)生電器設(shè)備損壞，甚至發(fā)生火災(zāi)事故，但在發(fā)生火災(zāi)中，由于電氣線路存在著因端子接觸不良、導(dǎo)線老化、電纜接頭接觸不良等原因而產(chǎn)生高溫電弧，最終導(dǎo)致火災(zāi)，占火災(zāi)起因總數(shù)比例較多。 電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，電流通過(guò)某些絕緣介質(zhì)所產(chǎn)生的瞬間火花。美國(guó)消防局的報(bào)告中指出，家用電器的接線引起的火災(zāi)是電氣設(shè)備引起火災(zāi)的兩倍，其中最主要的一種導(dǎo)致火災(zāi)的原因是故障電弧。一般為防止短路設(shè)計(jì)的斷路器無(wú)法檢測(cè)到此類(lèi)故障，最有效的方法是采用“電弧故障斷路器(AFCI,Arc Fault Circuit Interrupter) ”,它能檢測(cè)是否存在電弧,若有則采取短路保護(hù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種有效提高防范電氣火災(zāi)的AFCI綜合保護(hù)裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種AFCI綜合保護(hù)裝置，包括相電壓采集電路、電流波形檢測(cè)電路和微處理器控制電路，所述相電壓采集電路的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)電壓比較電路、欠電壓比較電路傳輸至微處理器控制電路，所述電流波形檢測(cè)電路的輸出信號(hào)依次經(jīng)電壓跟隨器電路、信號(hào)放大電路、A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(hào)信號(hào)控制發(fā)送至斷電裝置驅(qū)動(dòng)電路和485通信接口電路，所述485通信接口電路的輸出信號(hào)發(fā)送到PC機(jī)。所述相電壓采集電路由L、N構(gòu)成的相電壓回路的輸出端經(jīng)變壓器BT連接到二極管D1-D4橋式整流電路、電容器C1、C2濾波電路后，其直流電壓分兩路分別輸入到穩(wěn)壓集成模塊ICl的輸入端。所述電流波形檢測(cè)電路由穿過(guò)相線與中性線的電流互感器TRl的輸出端連接并聯(lián)的分流電阻IRl及分壓電阻1R2構(gòu)成。所述電壓跟隨器電路由運(yùn)算放大器IC3/A的輸出端連接反饋電阻1R4和下拉電阻1R5構(gòu)成。所述信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器IC3/B的輸出端連接濾波電容器C7構(gòu)成。所述485通信接口電路通過(guò)SN75176通信接口芯片IC5的輸出端連接到RS485通信接口的COM端口。通過(guò)采用上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型采用微處理器控制電路作為核心控制系統(tǒng)，由相電壓采集電路作為供電電壓信號(hào)采集電路，控制斷電裝置保護(hù)用電設(shè)備因電壓過(guò)高而產(chǎn)生的故障；電流波形檢測(cè)電路先對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣獲得采樣信號(hào)，再?gòu)牟蓸有盘?hào)中分離出高頻部分，然后通過(guò)檢測(cè)該高頻部分的能量突變來(lái)識(shí)別出電弧并記錄出現(xiàn)電弧的次數(shù)，整個(gè)過(guò)程使用PC機(jī)數(shù)據(jù)復(fù)原比對(duì)、記錄、分析了電弧發(fā)生時(shí)電弧電流的特性，與正常電弧存在的差異變化，PC機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、校對(duì)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、快速等特點(diǎn)，能更及時(shí)檢測(cè)到故障電弧的存在與否，很大程度上避免了誤動(dòng)作的發(fā)生，為故障電弧的檢測(cè)提供了行之有效的解決方案，對(duì)電弧故障的檢測(cè)及其電弧故障斷路器的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。該實(shí)用新型能實(shí)時(shí)在線檢測(cè)供電線路過(guò)壓、欠壓、故障電弧等電氣故障信號(hào)的采集、判斷、控制，更加全方位保護(hù)電氣線路安全，有效地防范了電氣火災(zāi)，保障了人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

圖I是本實(shí)用新型的方框結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。如圖I、圖2所示，本實(shí)用新型的一種AFCI綜合保護(hù)裝置，包括相電壓采集電路I、電流波形檢測(cè)電路2和微處理器控制電路3，所述相電壓采集電路I的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)電壓比較電路11、欠電壓比較電路12傳輸至微處理器控制電路3，所述電流波形檢測(cè)電路2的輸出信號(hào)依次經(jīng)電壓跟隨器電路21、信號(hào)放大電路22、A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路23傳輸至微處理器控制電路3，所述微處理器控制電路3的輸出信號(hào)信號(hào)控制發(fā)送至斷電裝置驅(qū)動(dòng)電路31和485通信接口電路32，所述485通信接口電路32的輸出信號(hào)發(fā)送到PC機(jī)33。所述相電壓采集電路I由L、N構(gòu)成的相電壓回路的輸出端經(jīng)變壓器BT連接到二極管D1-D4橋式整流電路、電容器C1、C2濾波電路后，其直流電壓分兩路分別輸入到穩(wěn)壓集成模塊ICl的輸入端。由L、N構(gòu)成的相電壓回路正常值在AC220V狀態(tài)，變壓器BT的次級(jí)輸出交流電壓約為8V，經(jīng)二極管D1-D4橋式整流、電容器C1、C2濾波后，此直流電壓分兩路分別輸入到穩(wěn)壓集成模塊ICl的第I腳，經(jīng)穩(wěn)壓集成模塊ICl內(nèi)部穩(wěn)壓處理后輸出5V電源供給本機(jī)電路和為比較器模塊IC2/A、IC2/B提供參考比較電壓值，另一路經(jīng)電位器Wl、W2分別調(diào)整輸入到比較器模塊IC2/A、IC2/B的同相端。當(dāng)L、N構(gòu)成的相電壓回路正常值在AC280V時(shí)，變壓器BT的次級(jí)輸出交流電壓約為11V，其整流輸出信號(hào)經(jīng)電位器W1、W2分別調(diào)整后輸入到比較器模塊IC2/A、IC2/B第3、6腳，分別與比較器模塊IC2/A、IC2/B的第2、5腳進(jìn)行電壓比較，比較器模塊IC2/B的第5、
6、7腳與其外圍元件組成過(guò)電壓比較電路11，當(dāng)比較器模塊IC2/B的第6腳電壓大于其第5腳電壓參考值時(shí)，比較器模塊IC2/B內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，由其第7腳輸出高電平經(jīng)電阻R3限流輸入到微處理器Ul的第38腳，經(jīng)微處理器Ul內(nèi)部判斷處理后，由微處理器Ul的第8腳輸出高電平信號(hào)，經(jīng)電阻R6限流使三極管Ql導(dǎo)通，繼電器J吸合，其觸點(diǎn)Jl-I由常閉點(diǎn)轉(zhuǎn)為常開(kāi)點(diǎn)，斷電裝置失電跳閘保護(hù)用電設(shè)備因電壓過(guò)高故障。[0021]當(dāng)由L、N構(gòu)成的相電壓回路從AC280V恢復(fù)到260V以下時(shí)，變壓器BT的次級(jí)輸出交流電壓約為9V，經(jīng)二極管D1-D4橋式整流、電容器C1、C2濾波后，比較器模塊IC2/B的第7腳輸出為低電平，經(jīng)微處理器Ul內(nèi)部處理器判斷后，判斷為正常狀態(tài)。當(dāng)L、N構(gòu)成的相電壓回路正常值在AC150V時(shí)，變壓器BT的次級(jí)輸出交流電壓約為5V，其整流輸出信號(hào)經(jīng)電位器W1、W2分別調(diào)整后輸入到比較器模塊IC2/A、IC2/B的第3、6腳，分別與比較器模塊IC2/A、IC2/B的第2、5腳進(jìn)行電壓比較，比較器模塊IC2/A的第3、2、1腳與其外圍元件組成欠電壓比較電路12，當(dāng)比較器模塊IC2/A的第2腳電壓大于其第3腳電壓參考值時(shí)，比較器模塊IC2/A內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，由比較器模塊IC2/A的第I腳輸出高電平經(jīng)電阻R2限流輸入到微處理器Ul的第36腳，經(jīng)微處理器Ul內(nèi)部處理器判斷后，由微處理器Ul的第8腳輸出高電平信號(hào)，經(jīng)電阻R6限流，使三極管Ql導(dǎo)通，繼電器J吸合，其觸點(diǎn)Jl-I由常閉點(diǎn)轉(zhuǎn)為常開(kāi)點(diǎn)，斷電裝置失電跳閘保護(hù)用電設(shè)備因電壓過(guò)高故障。當(dāng)由L、N構(gòu)成的相電壓回路從AC150V恢復(fù)到180V以下時(shí)，變壓器BT的次級(jí)輸出交流電壓約為7V，經(jīng)二極管D1-D4橋式整流、電容器C1、C2濾波后，比較器模塊IC2/A的第I腳輸出為低電平，經(jīng)微處理器Ui內(nèi)部處理器判斷后，判斷為正常狀態(tài)。所述電流波形檢測(cè)電路2由穿過(guò)相線與中性線的電流互感器TRl的輸出端連接并聯(lián)的分流電阻IRl及分壓電阻1R2構(gòu)成，電流互感器TRl作為采集線路中電弧電流波形信號(hào)，實(shí)時(shí)檢測(cè)電流波形不同電流圖型信息。此信號(hào)輸出后，經(jīng)電阻IRl分流、電阻1R2分壓后，輸入到運(yùn)算放大器IC3/A的第2腳，運(yùn)算放大器IC3/A的第I腳連接反饋電阻1R4和下拉電阻1R5構(gòu)成電壓跟隨器電路21，其采集到負(fù)載供電線路不斷變化的電流波形后，此信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器IC3/B的第5腳輸入后，經(jīng)運(yùn)算放大器IC3/B內(nèi)部信號(hào)放大后，由運(yùn)算放大器IC3/B的第7腳輸出放大信號(hào)，經(jīng)電容C7濾波后，此信號(hào)輸入到A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片IC4的第2腳，由A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片IC4的第5、6、7腳與微處理器Ul組成數(shù)據(jù)通信電路，經(jīng)微處理器Ul讀取A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片IC4的數(shù)據(jù)信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)微處理器Ul識(shí)別后，通過(guò)微處理器Ul不斷掃描與判斷對(duì)比，存儲(chǔ)于本機(jī)ROM中的原始電弧數(shù)據(jù)信息庫(kù)進(jìn)行在線仿真對(duì)比。經(jīng)微處理器Ul處理器判斷并與該數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析后，進(jìn)行仿真讀取、寄存、生成數(shù)據(jù)庫(kù)，由微處理器Ul綜合判斷后，分兩路發(fā)出控制信號(hào)，第一路輸出，由微處理器Ul的第8腳輸出高電平信號(hào)，經(jīng)電阻R6限流，使三極管Ql導(dǎo)通，繼電器J吸合，斷電裝置得電而脫扣，保護(hù)電氣線路安全；第二路輸出由微處理器Ul向SN75176通信接口芯片IC5發(fā)送數(shù)據(jù)信息，經(jīng)SN75176通信接口芯片IC5譯碼轉(zhuǎn)換后，由SN75176通信接口芯片IC5的第6、7腳轉(zhuǎn)為二總線連接到PC機(jī)，向PC機(jī)發(fā)出報(bào)警數(shù)據(jù)信息，PC機(jī)顯示當(dāng)前故障電弧狀態(tài)，綜合實(shí)時(shí)在線檢測(cè)供電線路過(guò)壓、欠壓、故障電弧等電氣故障信號(hào)的采集、判斷、控制，更加全方位保護(hù)電氣線路安全，有效提高防范電氣火災(zāi)，保障了人們生命、財(cái)產(chǎn)安全。以上所述的僅為本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例而已，不能限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡是依本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的均等變化與裝飾，皆應(yīng)仍屬于本實(shí)用新型涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種AFCI綜合保護(hù)裝置，其特征在于包括相電壓采集電路(I)、電流波形檢測(cè)電路(2)和微處理器控制電路(3)，所述相電壓采集電路(I)的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)電壓比較電路(11)、欠電壓比較電路(12)傳輸至微處理器控制電路(3)，所述電流波形檢測(cè)電路(2)的輸出信號(hào)依次經(jīng)電壓跟隨器電路(21)、信號(hào)放大電路(22)、A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路(23)傳輸至微處理器控制電路(3)，所述微處理器控制電路(3)的輸出信號(hào)信號(hào)控制發(fā)送至斷電裝置驅(qū)動(dòng)電路(31)和485通信接ロ電路(32)，所述485通信接ロ電路(32)的輸出信號(hào)發(fā)送到PC機(jī)(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的AFCI綜合保護(hù)裝置，其特征在于所述相電壓采集電路(I)由L、N構(gòu)成的相電壓回路的輸出端經(jīng)變壓器BT連接到ニ極管D1-D4橋式整流電路、電容器C1、C2濾波電路后，其直流電壓分兩路分別輸入到穩(wěn)壓集成模塊ICl的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的AFCI綜合保護(hù)裝置，其特征在于所述電流波形檢測(cè)電路(2)由穿過(guò)相線與中性線的電流互感器TRl的輸出端連接并聯(lián)的分流電阻IRl及分壓電阻1R2構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的AFCI綜合保護(hù)裝置，其特征在于所述電壓跟隨器電路(21)由運(yùn)算放大器IC3/A的輸出端連接反饋電阻1R4和下拉電阻1R5構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的AFCI綜合保護(hù)裝置，其特征在于所述信號(hào)放大電路(22)由運(yùn)算放大器IC3/B的輸出端連接濾波電容器C7構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的AFCI綜合保護(hù)裝置，其特征在于所述485通信接ロ電路(32)通過(guò)SN75176通信接ロ芯片IC5的輸出端連接到RS485通信接ロ的COM端ロ。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種AFCI綜合保護(hù)裝置，包括相電壓采集電路、電流波形檢測(cè)電路和微處理器控制電路，所述相電壓采集電路的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)電壓比較電路、欠電壓比較電路傳輸至微處理器控制電路，所述電流波形檢測(cè)電路的輸出信號(hào)依次經(jīng)電壓跟隨器電路、信號(hào)放大電路、A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(hào)信號(hào)控制發(fā)送至斷電裝置驅(qū)動(dòng)電路和485通信接口電路，所述485通信接口電路的輸出信號(hào)發(fā)送到PC機(jī)，該裝置能實(shí)時(shí)在線檢測(cè)供電線路過(guò)壓、欠壓、故障電弧等電氣故障信號(hào)的采集、判斷、控制，更加全方位保護(hù)電氣線路安全，有效地防范了電氣火災(zāi)，保障了人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全。
文檔編號(hào)H02H3/24GK202586269SQ201220172780
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者傅哲龍, 傅俊豪, 傅清河, 黃紫教 申請(qǐng)人:福建俊豪電子有限公司