(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201720155160.2
(22)申请日 2017.02.21
(73)专利权人 北京维森科技有限公司
地址 100085 北京市海淀区安宁庄西三条
雅美科技园2B座218室
(72)发明人 刘维民 韩超 黄瑜 向光剑
(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专
利商标事务所 11038
代理人 赵倩男
(51)Int.Cl.
H01H 71/24(2006.01)
H01H 83/14(2006.01)
H01H 83/02(2006.01)
H02H 3/00(2006.01)
H02H 3/10(2006.01)
H02H 5/04(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称空气开关(57)摘要本实用新型公开了一种空气开关，涉及电气安全消防领域，其中，空气开关包括故障电弧检测模块、主控模块和脱扣动作执行模块，主控模块分别与故障电弧检测模块和脱扣动作执行模块电连接；其中，故障电弧检测模块在检测到当前负载电路中包含故障电弧后向主控模块发送故障信号；主控模块在根据故障信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号；脱扣动作执行模块将脱扣控制信号转换为电磁线圈的执行动作，以便完成脱扣操作。因此，本实用新型的空气开关能够检测出故障电弧，并在检测出故障电弧后进行脱扣操作，从而 能够保护负载电路的安全。权利要求书2页 说明书6页 附图5页CN 206907722 U 2018.01.19
C N 206907722
U
1.一种空气开关，其特征在于，包括故障电弧检测模块、主控模块和脱扣动作执行模块，主控模块分别与故障电弧检测模块和脱扣动作执行模块电连接；
其中，故障电弧检测模块在检测到当前负载电路中包含故障电弧后向主控模块发送故障信号；主控模块在根据所述故障信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号；脱扣动作执行模块将所述脱扣控制信号转换为电磁线圈的执行动作，以便完成脱扣操作。
2.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，故障电弧检测模块包括高通滤波整形电路和检测分析电路，高通滤波整形电路的输出端与检测分析电路的输入端连接；
其中，高通滤波整形电路提取所述负载电路中电流的高频分量信号，并将所述高频分量信号发送至检测分析电路；检测分析电路根据所述高频分量信号获得所述电流的尺度参数，在所述尺度参数大于尺度阈值的情况下，确定所述负载电路中包含故障电弧。
3.根据权利要求2所述的空气开关，其特征在于，故障电弧检测模块还包括低通滤波整形电路，低通滤波整形电路的输出端与检测分析电路的输入端连接；
其中，低通滤波整形电路提取所述负载电路中电流的低频分量信号，检测分析电路在所述电流的低频分量信号的尺度参数大于尺度阈值的情况下，确定所述负载电路中的故障电弧为标准故障电弧。
4.根据权利要求3所述的空气开关，其特征在于，故障电弧检测模块还包括信号输出电路，信号输出电路与主控模块电连接；
其中，信号输出电路在所述负载电路中的故障电弧满足预定标准故障电弧的情况下，向主控模块发送故障信号。
5.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，还包括与主控模块电连接的过欠压检测模块；
其中，过欠压检测模块在检测到当前负载电路输入电压高于过压阈值或低于欠压阈值后，向主控模块发送过欠压信号；主控模块在根据所述过欠压信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号。
6.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，还包括与主控模块电连接的过流检测模块；
其中，过流检测模块在检测到当前负载电路的电流高于过流阈值后，向主控模块发送过流信号；主控模块在根据所述过流信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号。
7.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，还包括与主控模块电连接的漏电检测模块；
其中，漏电检测模块在检测到当前负载电路漏电后，向主控模块发送漏电信号；主控模块在根据所述漏电信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号。
8.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，还包括与主控模块电连接的过温检测模块；
其中，过温检测模块在检测到当前空气开关内部温度高于过温阈值后，向主控模块发送过温信号；主控模块在根据所述过温信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模
块发送脱扣控制信号。
9.根据权利要求1-8任一所述的空气开关，其特征在于，还包括与主控模块电连接的通讯模块；
其中，通讯模块将主控单元所接收到的信号和当前负载电路的状态信息通过无线通信方式发送给网络侧设备。
10.根据权利要求9所述的空气开关，其特征在于，
无线通信方式采用WIFI或Zigbee协议。
11.根据权利要求1-8任一所述的空气开关，其特征在于，所述空气开关为1P空气开关、2P空气开关、3P空气开关或4P空气开关。
空气开关
技术领域
[0001]本实用新型涉及电气安全消防领域，尤其涉及一种空气开关。
背景技术
[0002]空气开关是断路器的一种，主要功能为一旦电路中电流超过额定电流就会自动断开开关，从而保护后续电网。但现有空气开关对过欠压、故障电弧等没有检测和保护功能。[0003]其中，电弧是两个电极之间跨越某种介质譬如空气的一种放电现象，电弧所消耗掉的电能同时转化为光、声音、热能、电磁辐射等能量方式，电弧中心温度至少在1000℃、极端情况下甚至超过15000℃。一般电弧放电特指在有电压差的两个电极之间击穿空气所产生的放电现象。
[0004]在现有的电气回路当中，有所谓的正常电弧和故障电弧之分，其中正常电弧又分为单次电弧和周期电弧。单次电弧主要是电路开关动作所产生，其特点是发生时间随机、不连续，一般仅仅在一个或几个交流电半波内产生，单次电弧的总能量特别是生成总热量比较小、并且是可控的不会引发灾害性后果，对这种单次电弧，应当不作为有害电弧来处理。周期电弧是指某些靠电弧放电来工作的电气设备，譬如电弧焊、电弧炉、电弧放电灯等或者工作于高速周期性开关状态下的电气设备，譬如内部带有有刷电机的手电钻、冲击钻、电锤等电气设备所产生的电弧，这类电弧也是在可控状态，不会引发灾害性后果。对于这种电弧也不应当作为有害电弧来处理，否则这些用电设备要么被错误地保护性断电而不能正
常工作，要么就会在电气回路当中产生了故障电弧后而不受保护。
[0005]有害电弧一般产生于电气回路当中绝缘层老化、外力冲击或老鼠啃食等绝缘层破损、电气连接松动、电气连接件锈蚀、电气零件损坏、外来导电杂物进入。这些故障所产生的电弧发生都有很强的随机性和危害性，电弧产生的光和热碳化绝缘层，融化甚至气化导电金属，更加剧短路事故的发生。在没有保护的电气环境当中，故障电弧所引发的火灾事故占电气火灾的40％以上，特别在某些易燃易爆的场合，引发的灾难性事故更加恐怖。因此在电气设备当中安装故障电弧检测与保护装置非常有必要。
[0006]但已有的故障电弧检测设备往往外形特殊，体积过大，很难直接替换已有的空气开关或漏电保护开关。
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种能够支持故障电弧检测的空气开关。
[0008]根据本实用新型一方面，提出一种空气开关，包括故障电弧检测模块、主控模块和脱扣动作执行模块，主控模块分别与故障电弧检测模块和脱扣动作执行模块电连接；其中，故障电弧检测模块在检测到当前负载电路中包含故障电弧后向主控模块发送故障信号；主控模块在根据故障信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号；脱扣动作执行模块将脱扣控制信号转换为电磁线圈的执行动作，以便完成脱扣操作。
[0009]进一步地，故障电弧检测模块包括高通滤波整形电路和检测分析电路，高通滤波整形电路的输出端与检测分析电路的输入端连接；其中，高通滤波整形电路提取负载电路中电流的高频分量信号，并将高频分量信号发送至检测分析电路；检测分析电路根据高频分量信号获得电流的尺度参数，在尺度参数大于尺度阈值的情况下，确定负载电路中包含故障电弧。
[0010]进一步地，故障电弧检测模块还包括低通滤波整形电路，低通滤波整形电路的输出端与检测分析电路的输入端连接；其中，低通滤波整形电路提取负载电路中电流的低频分量信号，检测分析电路在电流的低频分量信号的尺度参数大于尺度阈值的情况下，确定负载电路中的故障电弧为标准故障电弧。
[0011]进一步地，故障电弧检测模块还包括信号输出电路，信号输出电路与主控模块电连接；其中，信号输出电路在负载电路中的故障电弧满足预定标准故障电弧的情况下，向主控模块发送故障信号。
[0012]进一步地，该空气开关还包括与主控模块电连接的过欠压检测模块；其中，过欠压检测模块在检测到当前负载电路输入电压高于过压阈值或低于欠压阈值后，向主控模块发送过欠压信号；主控模块在根据过欠压信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号。
[0013]进一步地，该空气开关还包括与主控模块电连接的过流检测模块；其中，过流检测模块在检测到当前负载电路的电流高于过流阈值后，向主控模块发送过流信号；主控模块在根据过流信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号。[0014]进一步地，该空气开关还包括与主控模
块电连接的漏电检测模块；其中，漏电检测模块在检测到当前负载电路漏电后，向主控模块发送漏电信号；主控模块在根据漏电信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号。
[0015]进一步地，该空气开关还包括与主控模块电连接的过温检测模块；其中，过温检测模块在检测到当前空气开关内部温度高于过温阈值后，向主控模块发送过温信号；主控模块在根据过温信号判断需要进行脱扣操作后，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号。[0016]进一步地，该空气开关还包括与主控模块电连接的通讯模块；其中，通讯模块将主控单元所接收到的信号和当前负载电路的状态信息通过无线通信方式发送给网络侧设备。[0017]进一步地，无线通信方式采用WIFI或Zigbee协议。
[0018]进一步地，空气开关为1P空气开关、2P空气开关、3P空气开关或4P空气开关。[0019]与现有技术相比，本实用新型空气开关故障电弧检测模块检测当前负载电路中是否包含故障电弧，在当前负载电路中包含故障电弧的情况下，向主控模块发送故障信号；主控模块在根据故障信号判断需要进行脱扣操作的情况下，向脱扣动作执行模块发送脱扣控制信号；脱扣动作执行模块将脱扣控制信号转换为电磁线圈的执行动作，以便完成脱扣操作。因此，本实用新型的空气开关能够检测出故障电弧，并在检测出故障电弧后进行脱扣操作，从而能够保护负载电路的安全。
[0020]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
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