串聯故障電弧檢測電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用電安全保護技術領域，具體而言，涉及一種串聯故障電弧檢測電路。
【背景技術】
[0002] 串聯故障電弧檢測電路對于信號的處理過程一般如下：
[0003] 在檢測故障電弧時，電流互感器二次側感應輸出對應電流，將電流信號通過半波 或橋式整流送給信號處理電路，或者抬高輸出信號送給AD轉換模塊處理。
[0004] 現行電路的缺點如下：
[0005] 若采用半波整流，只采樣半個周期的信號，有效信號減半，從而導致保護時間長且 容易誤動作。在功率負載或者純阻性負載的電弧故障時，高頻信號幅值較低，由于二極管壓 降的影響，部分信號不能通過，增加了對互感器的要求，同時會導致小功率負載或純阻性負 載拉弧檢測不到。
[0006] 若采用橋式整流，此時信號回路有兩個二極管的壓降，在小功率負載或者純阻性 負載的電弧故障時，高頻信號幅值較低，部分信號無法通過整流橋，從而增加了對互感器的 要求，同時會導致此類負載的故障電弧檢測不到。
[0007] 若采用抬高信號的處理電路，抬高后的信號必須送到AD轉換模塊。由于信號頻率 較高，對AD轉換模塊及控制芯片的要求較高，成本相對較高。
[0008] 因此，現有的串聯故障電弧檢測電路，對于元器件的要求較高，微弱信號難以全波 通過，電路復雜度高，成本也較高。
【發明內容】
[0009] 本發明實施例中提供一種串聯故障電弧檢測電路，能夠降低串聯故障電弧檢測電 路的復雜度，使微弱信號可以全波通過整流電路，降低電路的實現成本。
[0010] 為實現上述目的，本發明實施例提供一種串聯故障電弧檢測電路，包括：信號采樣 電路，用于對火線電流進行采樣，并輸出第一信號；精密全波整流電路，連接至信號采樣電 路的輸出端，對信號采樣電路輸出的第一信號進行整流放大，并輸出第二信號；比較電路， 連接至精密全波整流電路的輸出端，與精密全波整流電路輸出的信號進行比較，并輸出比 較結果。
[0011] 作為優選，信號采樣電路包括：電流互感器，對火線電流進行采樣；第一電阻，設 置在電流互感器的二次側，并將電流互感器的二次側輸出電流轉換為電壓信號；高通電路， 連接在第一電阻的輸出端，對電壓信號進行濾波后輸出高頻信號。
[0012] 作為優選，高通電路包括第一電容和第二電阻，第二電阻和第一電阻并聯，第一電 容串聯在第一電阻和第二電阻之間。
[0013] 作為優選，第二電阻與第一電容連接的第一端連接有第一二極管，第一二極管的 輸出端連接至第一電壓，第二電阻的第二端接地。
[0014] 作為優選，電流互感器為工頻電流互感器或高頻電流互感器。
[0015] 作為優選，精密全波整流電路包括第一集成運放器和第二集成運放器，第一集成 運放器的負極連接至信號采樣電路的輸出端，第一集成運放器的輸出端連接至第二集成運 放器的負極，第一集成運放器和第二集成運放器的正極接地，信號采樣電路的輸出端與第 一集成運放器的負極之間的電路上設置有第三電阻，信號采樣電路的輸出端與第二集成運 放器的負極之間的電路上設置有第五電阻，第一集成運放器的輸出端和第二集成運放器的 負極之間的電路上設置有第六電阻，第三電阻和第六電阻之間的電路上設置有第四電阻， 第二集成運放器的負極和第二集成運放器的輸出端之間的電路上設置有第七電阻，第六電 阻和第一集成運放器的輸出端之間設置有第三二極管，第三二極管的輸出端連接至第一集 成運放器的輸出端，第三二極管的輸出端與第一集成運放器的負極之間的電路上設置有第 二二極管，第二二極管的輸出端連接至第一集成運放器的負極。
[0016] 作為優選，第三電阻阻值為R3,第四電阻阻值為R4,第五電阻阻值為R5,第六電阻 阻值為 R6,其中 R3 = R4 = R6, R5 = 2R6。
[0017] 作為優選，第二集成運放器的輸出端通過第二電容接地。
[0018] 作為優選，比較電路包括比較器，比較器的同相輸入端連接至精密全波整流電路 的輸出端，比較器的反相輸入端連接至比較電壓。
[0019] 作為優選，比較電壓可調。
[0020] 作為優選，比較電壓包括調節電阻，調節電阻的第一端連接至第二電壓，調節電阻 的第二端接地，比較器的反向接入端連接至調節電阻的調節部。
[0021] 作為優選，比較電路還包括設置在比較器上的驅動電壓和上拉電阻。
[0022] 應用本發明的技術方案，串聯故障電弧檢測電路包括：信號采樣電路，用于對火線 電流進行采樣，并輸出第一信號；精密全波整流電路，連接至信號采樣電路的輸出端，對信 號采樣電路輸出的第一信號進行整流放大，并輸出第二信號；比較電路，連接至精密全波整 流電路的輸出端，與精密全波整流電路輸出的信號進行比較，并輸出比較結果。本發明通過 對火線電流進行采樣，并將采樣信號輸出值精密全波整流電路，通過精密全波整流電路進 行整流，可以放大電路，使微弱的故障電弧信號也能完整地通過整流電路，保證采樣信號的 完整性，同時可以降低串聯故障電弧檢測電路的復雜度，降低對電流互感器的要求，降低電 路的實現成本和實現難度。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明實施例的串聯故障電弧檢測電路的結構圖。
[0024] 附圖標記說明：1、信號采樣電路；2、精密全波整流電路；3、比較電路。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限 定。
[0026] 參見圖1所示，根據本發明的實施例，串聯故障電弧檢測電路包括信號采樣電路 1、精密全波整流電路2和比較電路3,信號采樣電路1用于對火線電流進行采樣，并輸出第 一信號；精密全波整流電路2,連接至信號采樣電路1的輸出端，對信號采樣電路1輸出的 第一信號進行整流放大，并輸出第二信號；比較電路3,連接至精密全波整流電路2的輸出 端，與精密全波整流電路2輸出的信號進行比較，并輸出比較結果。
[0027] 此處的第一信號例如為高頻信號。
[0028] 本發明通過對火線電流進行采樣，并將采樣信號輸出值精密全波整流電路，通過 精密全波整流電路進行整流，可以放大電路，使微弱的故障電弧信號也能完整地通過整流 電路，保證采樣信號的完整性，同時可以降低串聯故障電弧檢測電路的復雜度，降低對電流 互感器的要求，降低電路的實現成本和實現難度。
[0029]由于本發明中采用精密全波整流電路來對信號采樣電路1輸出的信號進行整流 放大，可以通過精密全波整流電路使得微弱信號在整流放大后可以全波通過，避免了現有 技術中采用半波或橋式整流后低幅值的信號無法通過的問題，降低了對互感器的要求，也 保證了整流后信號的完整性，提高了串聯故障電弧檢測電路的工作性能。
[0030] 信號采樣電路1包括電流互感器、第一電阻Rl和高通電路，電流互感器與火線電 流形成互感，從而對火線電流進行采樣，并輸出采樣電流至第一電阻Rl ;第一電阻Rl設置 在電流互感器的二次側，并將電流互感器的二次側輸出電流轉換為電壓信號，該第一電阻 Rl為與電流互感器相匹配的電阻。高通電路連接在第一電阻Rl的輸出端，對電壓信號進行 濾波后輸出高頻信號。高通電路可以對第一電阻Rl輸出的電壓信號進行高頻濾波，避免信 號中的諧波干擾，提高電壓信號輸出的純凈度。
[0031] 在本實施例中，高通電路包括第一電容Cl和第二電阻R2，第二電阻R2和第一電阻 Rl并聯，第一電容Cl串聯在第一電阻Rl和第二電阻R2之間。第一電容Cl和第二電阻R2 相互配合，對第一電阻Rl輸出的電壓信號進行濾波，然后輸出過濾后的高頻電壓信號。通 過采用第一電容Cl和第二電阻R2所組成的高通電路，結構簡單，成本較低，實現方便。當 然，通過其他元器件組合而成的高通電路，只要能夠對第一電阻Rl輸出的電壓信號進行 尚頻濾波，都是可以的。
[0032] 優選地，第二電阻R2與第一電容Cl連接的第一端連接有第一二極管Dl，第一二 極管Dl的輸出端連接至第一電壓，第二電阻R2的第二端接地。第一電壓的電壓值例如為 5V。此處設置第一二極管D1，并將第一二極管Dl的通過電壓上拉至+5V，能夠對信號采樣 電路1的輸出電壓進行控制，可以起到信號限幅，以及保護精密全波整流電路2的作用。
[0033] 電流互感器為工頻電流互感器或高頻電流互感器。
[0034] 精密全波整流電路2包括第一集成運放器和第二集成運放器，第一集成運放器的 負極連接至信號采樣電路1的輸出端，第一集成運放器的輸出端連接至第二集成運放器的 負極，第一集成運放器和第二集成運放器的正極接地，信號采樣電路1的輸出端與第一集 成運放器的負極之間的電路上設置有第三電阻R3,信號采樣電路1的輸出端與第二集成運 放器的負極之間的電路上設置有第五電阻R5,第一