【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電弧故障檢測領(lǐng)域，具體涉及一種電弧檢測電路及檢測方法。
技術(shù)介紹
1、隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，火災(zāi)事故的數(shù)量也在不斷上升，其中電氣火災(zāi)發(fā)生的原因主要由住宅內(nèi)部的線路在長時間帶載運行下出現(xiàn)線路絕緣層老化或絕緣破損等，此類線路情況容易造成線路間串并聯(lián)電弧故障或線路對地短路故障的發(fā)生。與短路故障短路瞬間電流增大的特征相比，低壓故障電弧發(fā)生時線路中電流幅值較小且極易受到電網(wǎng)雜波影響，傳統(tǒng)的電路檢測裝置無法有效檢測出線路故障電弧，因此保護失效。絕緣材料被擊穿后形成的導電通路使電弧持續(xù)燃熾，燃熾時產(chǎn)生的局部高溫極易引燃周圍的可燃物而造成火災(zāi)，嚴重威脅人員的生命財產(chǎn)安全。
2、現(xiàn)有的交流故障電弧檢測技術(shù)中，大多是使用一種或者幾種參數(shù)結(jié)合并根據(jù)參數(shù)特點設(shè)定固定判斷閾值，通過計算得來的參數(shù)值與判斷閾值進行比較，若參數(shù)值在判斷區(qū)間則判定為有電弧發(fā)生，反之沒有電弧發(fā)生；但實際使用中參數(shù)的獲取與計算需要消耗一定量的算力，這使得檢測設(shè)備的成本投入變高；因此需要一種簡單的參數(shù)獲取與特征計算方法，降低設(shè)備成本以便投入使用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是設(shè)計一種簡單的參數(shù)獲取與特征計算方法，并結(jié)合多次邏輯判斷有效提高識別精度，降低檢測設(shè)備投入成本，為解決上述問題，提供一種電弧檢測電路及檢測方法。
2、本專利技術(shù)的目的是以下述方式實現(xiàn)的：
3、一種電弧檢測電路，所述電路包括低頻采樣電路和高頻采樣電路，其輸入端與被測電纜上套的低頻電流環(huán)和高頻電流環(huán)相
4、adc采集電路，其輸入端分別與低頻采樣電路和高頻采樣電路的輸出端連接，將低頻采樣電路和高頻采樣電路輸出的模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號；
5、mcu，其與adc采集電路的輸出端連接。
6、所述低頻采樣電路包括四個二極管構(gòu)成的整流橋和采樣電阻rl1，所述整流橋包括二極管d1、二極管d2、二極管d3和二極管d4，二極管d1的陰極連接二極管d2的陽極，二極管d2的陰極連接二極管d4的陰極，二極管d4的陽極連接二極管d3的陰極，二極管d3的陽極連接二極管d1的陽極，低頻電流環(huán)的輸出一端接至二極管d1陰極、二極管d2的陽極，低頻電流環(huán)的輸出另一端接至二極管d3的陰極、二極管d4的陽極，采樣電阻rl1的一端連接二極管d2的陰極、二極管d4的陰極，且這端作為adc1采集端；采樣電阻rl1的另一端連接二極管d1的陽極、二極管d3的陽極，這端還與基準電壓vref連接。
7、所述高頻采樣電路包括電阻rl2，高頻電流環(huán)的輸出端兩端分別連接至電阻rl2的兩端，電阻rl2的一端還連接至電阻r1的一端，電阻rl2的另一端還連接至電阻r2的一端，所述電阻r1的另一端分別與電阻r3的一端、運算放大器的反相輸入端連接，所述電阻r3的另一端分別與運算放大器的輸出端、電阻r4的一端連接，所述電阻r2的另一端連接至運算放大器的同相輸入端，所述電阻r4的另一端與電容c1的一端連接構(gòu)成特定頻段濾波電路，且這端作為adc2采集端，所述電容c1的另一端接地。
8、所述低頻是指頻率為0～10khz，高頻是指頻率為10～50khz。
9、一種采用所述的電弧檢測電路的檢測方法，所述方法包括以下步驟：
10、s1：通過低頻采集電路和高頻采集電路采集波形特征，經(jīng)過adc后將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號交由mcu處理數(shù)據(jù)；
11、s2：mcu處理adc采集的數(shù)據(jù)，這其中包含低頻采樣電路的adcl數(shù)據(jù)與高頻采樣電路的adc2數(shù)據(jù)；
12、s3：對低頻采樣電路采集的數(shù)據(jù)處理，將adc1數(shù)據(jù)對應(yīng)轉(zhuǎn)為電壓數(shù)據(jù)，以vref為基準，當轉(zhuǎn)化的電壓數(shù)據(jù)在vref土a區(qū)間時觸發(fā)計時，后續(xù)數(shù)據(jù)不在此區(qū)間則計時結(jié)束，其中a為設(shè)定閾值差，由具體使用環(huán)境干擾程度決定可在使用時設(shè)定此值的具體數(shù)值，干擾程度越大a的值越大；
13、s4：記錄三次在數(shù)據(jù)vref土a區(qū)間的計時數(shù)據(jù)按t0，t1，t2排序，單位為ms；
14、s5：判斷t0，t1，t2的總體方差是否小于或等于1，若小于等于1判斷為正常狀態(tài)，否則執(zhí)行s6步驟；
15、s6：將t2賦值給t0，t1及t2數(shù)值清空，采集下一個t1及t2，執(zhí)行s4-s6步驟；
16、s7：若t0，t1，t2的總體方差大于1，對高頻采樣電路數(shù)據(jù)歸一化，將三次t0，t1，t2的對應(yīng)時間段的adc2數(shù)據(jù)數(shù)組進行歸一化，定義單一時間段中的adc2數(shù)據(jù)第i個數(shù)據(jù)點為si，歸一化公式為ki＝sign(si-sa)，其中sa為采樣的基準穩(wěn)定點vref對應(yīng)的數(shù)字量值，ki為數(shù)據(jù)si經(jīng)過歸一化后的數(shù)值；
17、s8：經(jīng)s7步驟數(shù)據(jù)歸一化后計算三次t0，t1，t2的各自ki的鄰數(shù)差異次數(shù)，公式為xn＝|k2—k1|+…+|ki—ki-1|；如上共計算出三次觸發(fā)計時t0的x0，t1的x1，t2的x2；
18、s9：判斷三個x0，x1，x2的總體方差是否小于或等于1，若小于等于1判斷為正常狀態(tài)；若不小于等于1則判斷為電弧狀態(tài)。
19、所述mcu連接屏幕或人機交互設(shè)備，用于輸出顯示狀態(tài)，所述狀態(tài)包括正常狀態(tài)和有電弧狀態(tài)。
20、本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)通過低頻與高頻采集電路的協(xié)同作用，不僅提升了電弧檢測的準確性和可靠性，還有效支持了系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)整能力，確保了對潛在故障的及時預(yù)警及處理。而少量數(shù)據(jù)的獲取以及簡單的故障電弧特征提取方法的使用有效降低運算量，對硬件成本的需求也隨之降低；適合邊緣設(shè)備獨立設(shè)備運行。多邏輯循環(huán)判斷使得故障電弧與開關(guān)電弧特征能有效區(qū)分開來，增加識別的準確率。
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1.一種電弧檢測電路，其特征在于：所述電路包括低頻采樣電路和高頻采樣電路，其輸入端與被測電纜上套的低頻電流環(huán)和高頻電流環(huán)相連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧檢測電路，其特征在于：所述低頻采樣電路包括四個二極管構(gòu)成的整流橋和采樣電阻RL1，所述整流橋包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，二極管D1的陰極連接二極管D2的陽極，二極管D2的陰極連接二極管D4的陰極，二極管D4的陽極連接二極管D3的陰極，二極管D3的陽極連接二極管D1的陽極，低頻電流環(huán)的輸出一端接至二極管D1陰極、二極管D2的陽極，低頻電流環(huán)的輸出另一端接至二極管D3的陰極、二極管D4的陽極，采樣電阻RL1的一端連接二極管D2的陰極、二極管D4的陰極，且這端作為ADC1采集端；采樣電阻RL1的另一端連接二極管D1的陽極、二極管D3的陽極，這端還與基準電壓VREF連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧檢測電路，其特征在于：所述高頻采樣電路包括電阻RL2，高頻電流環(huán)的輸出端兩端分別連接至電阻RL2的兩端，電阻RL2的一端還連接至電阻R1的一端，電阻RL2的另一端還連接至電阻R2的一端，所
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧檢測電路，其特征在于：所述低頻是指頻率為0～10KHz，高頻是指頻率為10～50KHz。
5.一種采用權(quán)利要求1-4任一項所述的電弧檢測電路的檢測方法，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測方法，其特征在于：所述MCU連接屏幕或人機交互設(shè)備，用于輸出顯示狀態(tài)，所述狀態(tài)包括正常狀態(tài)和有電弧狀態(tài)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電弧檢測電路，其特征在于：所述電路包括低頻采樣電路和高頻采樣電路，其輸入端與被測電纜上套的低頻電流環(huán)和高頻電流環(huán)相連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧檢測電路，其特征在于：所述低頻采樣電路包括四個二極管構(gòu)成的整流橋和采樣電阻rl1，所述整流橋包括二極管d1、二極管d2、二極管d3和二極管d4，二極管d1的陰極連接二極管d2的陽極，二極管d2的陰極連接二極管d4的陰極，二極管d4的陽極連接二極管d3的陰極，二極管d3的陽極連接二極管d1的陽極，低頻電流環(huán)的輸出一端接至二極管d1陰極、二極管d2的陽極，低頻電流環(huán)的輸出另一端接至二極管d3的陰極、二極管d4的陽極，采樣電阻rl1的一端連接二極管d2的陰極、二極管d4的陰極，且這端作為adc1采集端；采樣電阻rl1的另一端連接二極管d1的陽極、二極管d3的陽極，這端還與基準電壓vref連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧檢測電路，其特征在于：...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐巨峰，陸守香，薄兵，
申請(專利權(quán))人：中國科學技術(shù)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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