一种连爆型短路讯号的提取方法

1.一种连爆型短路讯号的提取方法，它包括一个初级线圈串接在用电线路负载上的电流互感器，电流互感器的次级线圈获得的感应电流经常态电流平波器整流和滤波后，进入到爆点脉冲感应变压器的初级线圈，爆点脉冲感应变压器的次级设有正向脉冲线圈和负向脉冲线圈，正向脉冲线圈和负向脉冲线圈分别接入瞬时脉冲与门通路的二个输入端，正向脉冲线圈中还串接着低幅脉冲阻拦器，瞬时脉冲与门通路的输出端经过截时式抗干扰电路后对磁簧开关进行控制，磁簧开关的二个常开触点，其中一个常开触点经电阻连接相线，另一个常开触点连接大地，上述截时式抗干扰电路可由二极管(D7)、电容(C4)、平时处在截止状态的三级管(BG)、单稳态触发器(Z)、时间继电器(S)、反向器(T)和与门(Y2)一起组成，其中二极管(D7)的一端接在上述瞬时脉冲与门通路的输出端，二极管(D7)的另一端和电容(C4)相接，电容(C4)的另一端接在反向器(T)的输入端和输入电阻(R4)的连接处，平时处在截止状态的三级管(BG)的发射极和集电极分别跨接在电容(C4)的二端，单稳态触发器(Z)的输出端和平时处在截止状态的三级管(BG)的基极电连接，单稳态触发器(Z)的输入端接时间继电器(S)的输出端，时间继电器(S)的触发端连接反向器(T)的输出端和与门(Y2)的输入端；其特征是：利用短路时爆点产生瞬时正负脉冲波电流的特征，实现对爆点讯号的提取，并结合漏电保护器对短路火烧进行控制。

一种连爆型短路讯号的提取方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于消防领域，尤其是涉及一种连爆型短路讯号的提取方法。\n背景技术\n[0002] 电火烧，一般都是由于电线老化(或质劣)后，先是导致漏电，后形成漏电阻发热，热量再加速绝缘层塑料老化，最后剥落，使二导线渐移渐近，最后二导线短路，电线老化短路具体又可分为三种情况：第一种是电线大截面短路，通过电流也很大(如截面1平方毫米铜线，短路电流可达104A)，因此只要熔断器或空气断路器是好的，则都能及时跳闸，不会引起火烧；第二种是电线小截面短路(如二线接触截面小于0.1平方毫米，短路电流小于\n10A)，由于短路电流小于空气断路器的额定电流(现在家庭空气断路器的额定电流为40A居多，且一般空气断路器的短路跳闸电流将是额定电流的6倍)，所以空气断路器不跳闸，而且0.1平方米的短路瞬间，热能和爆力较少，难使绝缘塑料层熔化和电线位移相碰致使电线再短路，因此，实验中只听到“啪”的一声，短路处电线烧断，短路并不漫延；第三种是电线中度截面短路，短路电流虽较大，但仍小于额定电流或跳闸电流，因此仅用提高断路开关或熔断器的灵敏度，已不能完全保护线路不燃烧，中度截面短路由于电流较大，它可在短路瞬间产生可以熔化导线绝缘层的热量和较大的爆力，因此可短时内使导线接连几次短路，我们称之为连爆型短路，一些资料表明，正是这种连爆型短路是引起电火烧的元凶。笔者经多年研究观察，使用插线板是最易发生连爆型断路的，由于插线板连线用的是多芯软线，短路开始常只烧断其少量的几芯，于是发生连爆型短路，导线短路时就象放鞭炮一样的接连爆裂、放光、发声。由于目前电线绝缘材料常采用带阻燃性的塑料，因此后来通过实验观察，中度截面断路在0.5到1秒钟内，只要立即将电源断开，绝缘塑料层是来不及燃烧的，只是冒烟；过1秒钟后电线才起火燃烧，但只要立即切断电源，火亦会立即自行止燃。为叙述方便，我们现将连爆型短路处称为爆点，爆点导线产生的瞬时脉冲电流，我们称它为爆点脉冲电流。值得注意的是这种连爆型短路造成的电火烧往往是突发性的，它常发生在人们不使用电器时的夜间，那时电压升高，原本不短路的老化导线，这时就将突然产生短路；又因深夜用电器少，脉冲电流即使高，流过空气开关的总电流值也较低，开关不易跳闸。由于这种火烧又很隐蔽，火烧后短路熔痕常受破坏，难以引起人们的重视，因此连爆型短路火烧虽是电火烧的元凶，但如何防止连爆型短路火灾的发生，人们讨论却并不多。我也是因为亲眼目睹了这种连爆型短路才开始这方面的研究。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是：推出一种连爆型短路讯号的提取方法，通过连爆型短路讯号控制相线接地，使它和漏电保护器相结合，从而增加对短路火烧的有效防范。\n[0004] 本发明的目的是这样实现的：它包括一个初级线圈串接在用电线路负载上的电流互感器，电流互感器的次级线圈获得的感应电流经常态电流平波器整流和滤波后，进入到爆点脉冲感应变压器的初级线圈，爆点脉冲感应变压器的次级设有正向脉冲线圈和负向脉冲线圈，正向脉冲线圈和负向脉冲线圈分别接入瞬时脉冲与门通路的二个输入端，正向脉冲线圈中还串接着低幅脉冲阻拦器，瞬时脉冲与门通路的输出端经过截时式抗干扰电路后对磁簧开关进行控制，磁簧开关的二个常开触点，其中一个常开触点经电阻连接相线，另一个常开触点连接大地，其特征是：利用短路时爆点产生瞬时正负脉冲波电流的特征，实现对爆点讯号的提取，并结合漏电保护器对短路火烧进行控制。\n[0005] 这样，常态交流电通过平波器后，使互感器从用电线路负载上获得的50赫交流讯号变为直流讯号，因此不能再通过图2中的爆点脉冲感应变压器(以下简称爆点脉冲感应器)B2，于是只剩下负载变动时的感应电压升高或降低的瞬时产生的正向电波或负向电波，以及短路时的瞬时脉冲电波才能通过脉冲感应器；而由于低幅脉冲阻拦器串在感应器次级正向脉冲输出线路中，因而阻拦了负载中低幅脉冲干扰电波进入瞬时脉冲与门通路；与此同时在瞬时脉冲与门通路和磁簧开关线圈间串有截时式抗干扰电路，使干扰脉冲开始后的预燃期内(即1秒钟内)所有干扰电波均被截除，因而不能对磁簧开关产生作用，而连爆型短路具有连续不断产生瞬时脉冲的特征，它的持续时间将大大超过1秒，并且其脉冲幅值也将会大于低幅脉冲阻拦器阈值(低幅脉冲阻拦器的阈值一般设为大于单一家用电器的电流)，因此在1秒的预燃期后截时式抗干扰电路的与门Y2即被打开，然后磁簧开关接通，最终使漏电保护器跳闸。具体就家用电器而言，如空调机、电风扇等，由于用电时电流都只呈上升趋势，一直到关闭马达或用电器时电流才会呈突然下降趋势，由于家用电器开启和关闭之间不是瞬时的，故就没有瞬时正负脉冲波，则爆点脉冲感应器B2的次级线圈L4和L5不会产生瞬时正、负二种脉冲，即无连爆型讯号电流出现，故平时漏电保护器也就不会跳闸；而对于象节能灯这样的冷光源灯具，在启动时虽有瞬时正负脉冲波，但是这些灯具用电量都很小，一般电流只有0.1A，即使是启动时电流增加10倍，也不超出1A；且家用电器不但电流小，电线还都绕成圈，电流上升时有磁场的抑制作用，所以感应电流脉冲幅度小，低于低幅脉冲阻拦器的阈值；如果人们拨动开关时偶然会出现瞬时干扰，由于拨动开关都只是瞬间完成的，不会是大于1秒的预燃期，而1秒后如仍有能通过低幅脉冲阻拦器和截时式抗干扰电路的电流，则它只能是连续出现的爆点电流，只有爆点电流才能使得磁簧开关接通，使相电流漏地，使漏电保护器跳闸。综上可知由于通过常态电流平波器、低幅脉冲阻拦器和截时式抗干扰电路后就可对连爆型短路时所产生的爆点讯号进行准确提取。由于上述装置还和漏电保护器结合，利用了漏电保护器的高灵敏、高可靠性能，因此减少了生产成本，方便销售。由于使用本专利时不影响电路中原有保护装置，因而不影响原有的电路保护功能。\n附图说明\n[0006] 图1是连爆型短路讯号提取方法的方框图。\n[0007] 图2是本发明的电路工作原理图。\n具体实施方式\n[0008] 图1是连爆型短路讯号提取方法的方框图。图中a是电源，b是漏电保护器开关，c是负载，d是电流互感器，e是带有全波整流和滤波电容的常态电流平波器，f是感应器次级负向脉冲，g是感应器次级正向脉冲，h是带有初级线圈和正、负向二个次级线圈的爆点脉冲感应器，j是低幅脉冲阻拦器，k是瞬时脉冲与门通路，i是截时式抗干扰电路，m是磁簧开关线圈，n是磁簧开关触点(常开)。电源a通过漏电保护器开关b向负载c供电，电流互感器d通过它的初级线圈从负载c上获取负载电流讯号，并在电流互感器d的次级上感应出交流电，该交流电通过常态电流平波器e进行整流和滤波后成为直流电进入到爆点脉冲感应器h的初级线圈，爆点脉冲感应器h的感应器次级正向脉冲g经低幅脉冲阻拦器j筛选后，允许大于低幅脉冲阻拦器阈值的电流到达瞬时脉冲与门通路k的一个输入端，爆点脉冲感应器h的感应器次级负向脉冲f则直接到达瞬时脉冲与门通路k的另一个输入端，爆点脉冲的时间周期虽很短，但由于上述与门输入端配有输入电容，因此当一个瞬时脉冲(如爆点脉冲)到来时只要感应器次级正向脉冲电压大于低幅脉冲阻拦器阈电压值，则感应器负向脉冲f到来时与门二个输入端均呈正压，瞬时脉冲与门通路k即有输出电流；\n又由于截时式抗干扰电路i对上述输出电流开始时段(如1秒)有截时作用，因此上述输出电流只有过1秒后才能使磁簧开关线圈m得电，从而使磁簧开关触点n吸合，由于磁簧开关中的二个常开触点分别接通相线和大地，二者一旦吸合，即会令足以使漏电保护器开关b跳闸的相电流入地，因此当负载线路中出现连爆型短路脉冲电流，且连续脉冲时段大于1秒时，则漏电保护器就会跳闸，线路就得以保护，而对于人们拔动开关时偶尔造成的短暂脉冲和低电流的日光灯(或节能灯)干扰，都不能通过低幅脉冲阻拦器j和截时式抗干扰电路i。\n[0009] 图2是本发明的电路工作原理图。图1中CH是漏电保护器，K1、K2是和漏电保护器结合起的空气断路器开关，A表示交流220V电源的相线，箭头表示用电时导线通向负载方向，B1是电流互感器，L1、L2分别是电流互感器的初级线圈和次级线圈，D1、D2、D3、D4是常态电流平波器中的全波整流电路，C1是常态电流平波器中的滤波电容，B2是爆点脉冲感应器，L3、L4、L5分别是爆点脉冲感应器的初级线圈、次级正脉冲线圈和次级负脉冲线圈，D5、D6是正、负脉冲线圈的检波二极管，C2、C3是与门电路Y1的二个输入电容，电阻R1、R2组成低幅脉冲阻拦器，为了能调正低幅脉冲阻拦器的阈值，R1是可调电阻，R3是限流电阻，R4是输入电阻，C5是充电电容；二极管D7、电容C4、平时处在截止状态的三级管BG、单稳态触发器Z、时间继电器S、反向器T和与门Y2一起组成截时式抗干扰电路；G是磁簧开关，L6是磁簧开关线圈，C6是磁簧开关线圈的并联电容，K3、K4是磁簧开关的二个常开触点，R5是限流电阻。\n[0010] 当线路中有负载出现后，互感器B1的初级L1中有50赫交流电流通过，次级L2即有感应电动势，感应电流经过二极管D1、D2、D3、D4进行全波整流后，再经过电容C1进行滤波，因而，当线路中的负载平稳，电流处于稳定时，电容C1的二端是一个恒定的直流电压值，即线圈L3二端没有波动电压，故平时爆点脉冲感应器B2的次级正脉冲线圈L4，和次级负脉冲线圈L5上无感应电动势。而当电路发生短路时，如果是大截面短路，则电流大大超过额定电流，空气断路器开关动作，K1、K2断开，电源切断。如果是日常用电器出现的是瞬时脉冲电流，则L4、L5上电动势较小，电流将被电阻R1、R2分流，二电阻间的电压已达不到使二极管D6导通电压(阈值)，与门Y1的一个输入端不能得电，与门Y1即不能打开，则与门Y2亦不能打开，磁簧开关不能工作。如果是发生连爆型短路，这时短路电流较大，则线圈L4、L5上电动势较大，L4的输出电流虽被电阻R1、R2分流，但二电阻间的电压仍能到达使二极管导通的阈值电压，与门Y1右输入端得电，并由电容C3将电压保持一个瞬时值，在这瞬时值间，由于短路电线瞬时被烧断，而使L5上出现一个反向的正电压，该电压经D5作用于与门Y1的左输入端，与门Y1开通。为了防止线路中偶尔会出现由于人们拨动开关时产生的瞬时干扰，因此在与门Y1的输出端右边还设一个截时式抗干扰电路，其工作原理是：当第一个脉冲开始时，与门Y1输出一个正压，该正压电流的一路经电阻R3向电容5充电，充电使与门Y2左边输入端得正电时间有瞬时延缓，与此同时与门Y1输出端正电流的另一路经二极管D7向电容C4充电，充电电流使反向器T的输入端得到正电，而使T的输出端由原来的正压变为负压，R5是反向器的接地电阻，1秒钟后电容器即充满电，反向器T输入端即回复负压，反向器输出端即还归正压，反向器T输出端为负的时间长度即前面所说的预燃期，在该预燃期内由于与门Y2右输入端为负，因此Y2没有输出，从而实现用截时式剔除干扰讯号的目的；当预燃期内的脉冲将电容C4充足电后，Y2右边触发端保持正压，这时如果是连爆型短路，则势必会有预燃期外的爆点脉冲出现在Y1的输出端，但这时的脉冲已不再对电容C4起充电作用(因为这时电容已充足)，所以Y2右边触发端保持正压不变，所以只要有预燃期外的爆点脉冲出现，Y2的二个输入端即全部为正压，Y2即有输出电流，线圈L6即得电，磁簧开关G的二触点K3、K4吸合，相电流经电阻R5接地，由于所设的漏电值和漏电时间均大于漏电保护器CH的跳闸指标，因此漏电保护器将使负载电源断开，这样导线中连爆型短路刚开始，电源就断开，因此电火烧不能形成。就在上述反向器T输出端为负压时，时间继电器S被触发(该继电器是负触发)，时间继电器S延时几秒钟后向单稳态触发器Z输出触发电流，使单稳态触发器Z翻转，Z即输出正电，将原本不通的三极管BG导通，在单稳态触发器Z翻转的几秒钟内，电容C4和C5都将放电，这时截时式抗干扰电路又复原。