电弧漏电保护装置及其保护方法.pdf

一种电弧漏电保护装置及其保护方法，电弧漏电保护装置是由控制电路板、输出与控制电路板相连，输入与负载产生的电弧及漏电的故障信号的输入端相连的故障检测组件以及分别与控制电路板的动作的信号输出端及负载电源供应端相连的脱扣装置组成。本发明是利用电流互感装置通过对漏电器设备的漏电流、电弧进行检测后的信号经检波、放大、然后到微处理装置进行分析处理，最后判断是否需要发出脱扣信号，发出的脱扣信号经驱动电路放大后迫使脱扣装置动作，以迅速切断电器设备的电源输入。本发明可以有效的防止和减少由电器设备的漏电流、电弧等引起的不安全事故的发生，对于减少家庭和社会的火灾事故是十分有意义的。

1、  一种电弧漏电保护装置，其特征在于由电源电路(1)、故障检测组件(20)、与故障检测组件(20)连接的控制电路(8)、与控制电路(8)连接的动作驱动电路(11)以及分别与动作驱动电路(11)的输出端及负载电源线相连的脱扣装置(13)组成，其中：
所述的电源电路是所述装置的供电部件，由电容(CY1)和浪涌吸收电阻(RY1)并联后分成两路输出，包括：
(1)主电源部分
上述电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的一端通过电容C9和电阻R12连接，另一端通过电容C10连接到电阻R13，然后再分别连接到整流桥D2的2个输入脚，其中电阻R12和电阻R13是防止电源的浪涌损坏线路，整流桥D2的输出连接一个显示电路18LED后连接到电源VDD，同时还与一电阻R14连接，电阻R14与一电容C11串联，串联的连接点连接到稳压基准管芯片U2的1脚，U2的2脚接地，3脚接VDD；
(2)副电源部分
上述电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的两端分别与一整流桥D1输入脚连接，整流桥D1输出与地之间并联一个电容C1，用来吸收EMI，然后分成四路，第1路经过电阻R1后到高压三极管V1的集电极；第2路经过电阻R8、R9、R10串联后连接到电阻R11和电容C3组成的并联电路的一端，该并联电路的另一端接地，其中电阻R10和电阻R11的连接点与上述控制电路(8)中的微处理器的AD采样输入脚连接，用来采集电源电压的异常变化；第3路经过串联连接的两个电阻R2、R3后连接到上述高压三极管V1的基极，连接在高压三极管V1基极的还有稳压基准管芯片U1，U1的3脚和电容C4的一端，电容C4的另一端连接到U1的1脚，U1的1脚还经过电阻R4连接到直流电源的VDD，还经过电阻R5接地，U1的2脚接地，上述高压三极管V1的发射极也连接到电源VDD；
所述故障检测组件(20)包括：电弧检测部件(9)、与电弧检测部件(9)连接的差模信号提取放大部分(201)、电弧及漏电检测部件(10)、与电弧及漏电检测部件(10)连接的共模信号提取放大部分(202)以及与电弧及漏电检测部件(10)连接的漏电信号放大电路(12)组成，其中差模信号提取放大部分(201)包括：与电弧检测部件(9)连接的差模信号检波电路(2)、与差模信号检波电路(2)连接的差模信号放大电路(3)以及与差模信号放大电路(3)连接的差模信号能量提取电路(4)；其中共模信号提取放大部分(202)包括：与电弧及漏电检测部件(10)连接的共模信号检波电路(5)、与共模信号检波电路(5)连接的共模信号放大电路(6)以及与共模信号放大电路(6)连接的共模信号能量提取电路(7)；
所述电弧检测部件(9)及差模信号提取放大部分(201)的电结构包括：电弧检测部件(9)是高频电流互感器，检测电弧差模信号，要保护的负载电源线的其中任意一根穿过该高频电流互感器的线圈，所述高频电流互感器的线圈的一端连接到所述差模信号检波电路(2)的检波整流桥AD1的一个输入脚并经过一个电阻AR2接地，线圈的另一端通过电容AC1连接到检波整流桥AD1的另一输入脚并经过一个电阻AR2接地，检波整流桥AD1的输出脚连接到所述差模信号放大电路(3)的放大器U3A的“正”输入脚；所述放大器U3A“正”输入脚和地之间连接一个由二极管AD2、电阻AR3以及电容AC2并联组成的电路，最后放大器U3A的输入脚通过一个电阻AR4连接到上述控制电路(8)中的微处理器U4的测试输出端；放大器U3A的输出脚分成三路，其中一路通过电阻AR5回到放大器U3A的“负”输入脚，同时放大器U3A的“负”输入脚通过电阻AR6接地，另二路与所述差模信号能量提取电路(4)连接，所述差模信号能量提取电路(4)中，一路通过电阻AR10将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的MCU的一AD转换输入端，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的一AD输入端，该积分电路是经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7一路连接到由电阻AR8、电容AC3组成的并联电路后接地，另一路通过电阻AR9输出；
所述电弧及漏电检测部件(10)及共模信号提取放大部分(202)的电结构包括：电弧及漏电检测部件(10)是一个高频高磁通的电流互感器，检测电弧共模信号以及漏电信号，所述高频高磁通的电流互感器使用非晶或者超微晶制作，要保护的负载电源线的全部穿过该高频高磁通的电流互感器的线圈，线圈的一端连接到作为共模信号检波电路(5)的检波整流桥BD1的输入脚并经过一个电阻BR2接地，线圈的另一端通过电容BC1连接到检波整流桥BD1的另一输入脚并通过电阻BR1接地，检波整流桥BD1一端输出接地，另一输出端连接到作为共模信号放大电路(6)的放大器U3B的“正”输入脚；放大器U3B的“正”输入脚和地之间连接一个由二极管BD2、电阻BR3以及电容BC2组成的并联电路，然后通过一个电阻BR4连接到上述控制电路(8)中的微处理器的测试输出端；放大器U3B的输出脚分成三路，其中一路通过电阻BR5回到放大器U3B的“负”输入脚，同时放大器U3B的“负”脚通过电阻BR6连接到由电容BC3与电阻BR7组成的并联电路后接地，另二路与所述共模信号能量提取电路(7)连接，所述共模信号能量提取电路(7)中，一路通过电阻BR10将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的AD转换的一输入端，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的一AD输入端，该积分电路是经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7一路连接到由电阻AR8、电容AC3组成的并联电路后接地，另一路通过电阻AR9输出；
所述漏电信号放大电路(12)的电结构包括：上述高频高磁通的电流互感器的线圈的任意一端通过电阻LR1连接到放大器U5A的“正”输入脚，放大器U5A的输出脚连接二极管LD1，然后一路通过电阻LR7将漏电信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的一AD采样输入脚，另一路连接到比较器U3D的输入脚，第三路通过电阻LR2送回到放大器U5A的“反相”输入脚，同时放大器U5A的“反相”输入脚通过电阻LR3接地，放大器U5A的3脚通过电阻LR4连接到另一放大器U5B的“反向”输入脚，放大器U5B的“反向”输入脚通过电阻LR5连接到比较器U3D的“正”输入脚，放大器U5B的“正”输入脚通过一个电阻LR6接地，放大器U5B的输出脚通过二极管LD2后连接到比较器U3D的“反相”输入脚，比较器U3D的“反相”输入脚接上述控制电路(8)中的微处理器U4的参考电压脚，比较器U3D的输出脚通过电阻LR8将信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的中断处理脚；
所述控制电路(8)的电结构包括：对所述故障检测组件(20)的输出信号进行AD转换的AD转换器；对漏电信号放大电路(12)的输出进行中断处理的中断处理器；对上述经AD转换器输出的信号进行处理以及发出动作控制信号的微处理器U4以及输入输出接口；
所述动作驱动电路(11)的电结构包括：一个接口端子JP2，用来连接脱扣装置(13)中的控制部件，接口端子JP2并联一压敏电阻RY2，接口端子JP2的一端连接双向可控硅CR1的负载管脚T2，另一端经过熔丝F2连接到双向可控硅CR1的另一负载管脚T1并连接到电阻R17，电阻R17的另一端连接到电阻R18，电阻R18的另一端连接到隔离驱动部件U5的输入脚，隔离驱动部件U5的另一输入脚连接到双向可控硅CR1的控制端，隔离驱动部件U5的输出脚通过电阻R16连接到电源VCC_MCU，隔离驱动部件U5的另一输出脚连到上述微处理器U4的控制输出脚。
所述的脱扣装置(13)由与负载电源线连接的开关S1、S2和控制所述开关S1、S2动作的控制部件组成，所述控制部件与所述动作驱动电路(11)的接口端子JP2连接。

2、  如权利要求1所述的电弧漏电保护装置，其特征在于：
所述控制电路(8)与一测试开关电路(16)连接，所述测试电路(16)包括所述差模信号提取放大部分(201)中的电阻AR4、所述共模信号提取放大部分(202)中的电阻BR4以及电阻R29和测试开关K1组成，其中电阻R29一端连接微处理器U4的直流电源，电阻R29另一端连接测试开关K1的一端，测试开关K1的另一端接地，电阻R29与测试开关K1的连接点与所述微处理器U4的复位脚连接，测试开关电路(16)使所述装置自己检测判断信号通道是否正常工作。

3、  如权利要求1所述的电弧漏电保护装置，其特征在于：
所述控制电路(8)还与一个检测线圈测试电路(14)连接，从控制电路(8)的电源中接一个电阻CR2，连接到电容CC1，然后电容CC1另一端接地，电阻CR2和电容CC1的连接点处连接两个测试副绕组L_FJ以及L_RF，其中副绕组L_RF绕在上述电弧检测部件(9)的互感器的线圈上，用来测试电弧检测部件(9)的互感器的好坏，副绕组L_FJ绕在上述电弧及漏电检测部件(10)的互感器的线圈上，用来测试电弧及漏电检测部件(10)的互感器的好坏，两个测试副绕组L_RF和L_FJ的另一端分别连接到MOS管Q1和Q2的漏极上，MOS管Q1和Q2的源极都接地，MOS管Q1和Q2的栅极连一起，一路通过电阻CR1接地，另一路与上述控制电路8中的微处理器U4的脉冲输出脚连接，用来模拟产生故障信号，以检测线路运行及互感器是否正常。

4、  如权利要求1所述的电弧漏电保护装置，其特征在于：
所述控制电路(8)还与一个过零检测同步电路(15)连接，以测试控制电路(8)中的按键和参考电位提供的电路，采用一个软件升级端口JP3，JP3的输入脚分别与上述微处理器U4的电源脚、数据口脚、参考电压脚、复位脚连接，上述微处理器U4的电源脚通过电阻R29连接到上述微处理器U4的复位脚，同时微处理器U4的复位脚通过一个测试开关K1接地，通过测试开关K1来测试电路是否良好，微处理器U4的电源还通过电阻R19连接到由电阻R20和电阻R21串联后与电容C12组成的并联电路的一端，该并联电路的另一端接地，电阻R20和电阻R21串联的连接点连接到微处理器U4的参考电压脚上，负载电源线的其中一根通过电阻R22和R23串联连接后到比较器U3C的“反相”输入脚，并通过电阻R24接地，负载电源线的另一根通过电阻R25和R26串联连接后到的比较器U3C的“正”输入脚，并通过电阻R27接地，比较器U3C的4脚接上述漏电信号放大电路12的电源VCC_AMP，比较器U3C的11脚接地，比较器U3C的输出脚经过电阻R28送到上述微处理器U4的(中文名称)(第10脚)脚，提供电流过零信号，用来自动适应负载电源。

5、  如权利要求1所述的电弧漏电保护装置，其特征在于：
所述控制电路(8)还与一个显示故障类型的显示电路(18)连接，所述显示电路(18)是LED数码管，LED数码管的管脚分别与所述微处理器U4连接。

6、  一种电弧漏电保护装置的保护方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，在装置接通电源的时候，进行程序初始化设置；
步骤2，然后打开各个需要处理的入口中断，微处理器U4进入空闲低功耗模式等待处理条件，判断是否有中断产生；
步骤3，当有中断产生时，判断有否漏电或者测试或者电弧信号，该信号唤醒微处理器进入高速运行状态，同时打开控制电路中微处理器内部的定时器，然后所述微处理器判断是哪一类的处理信号，并调用相关处理程式：
(1)当处理漏电信号的时候，微处理器U4把从信号放大电路送来的信号进行AD转换，并判断漏电信号是否符合跳闸要求，如果漏电信号符合跳闸要求，微处理器U4使动作驱动电路中的可控硅动作，使脱扣装置脱扣，切断作为负载的电器设备的电源，要是漏电信号不符合要求时就判断计时器是否达到时间限制值，如果到了时间，微处理器U4就回到低功耗等待状态；
(2)当处理测试信号的时候，微处理器U4自己产生一个模拟的信号，送给差模信号放大电路及共模信号放大电路的输入端，，然后判断差模信号放大电路及共模信号放大电路的输出状态，用来判断电路硬件是否工作正常，若工作正常，微处理器u4使动作驱动电路中的可控硅动作，使脱扣装置脱扣，切断作为负载的电器设备的电源；
(3)当处理电弧信号的时候，微处理器U4把差模信号放大电路及共模信号放大电路送来的信号进行AD转换，把两路电弧信号相与处理，并进行记录，同时每一个电流的半周期进行一次存储和累计计算，判断电弧信号波形是否满足跳闸条件，符合跳闸条件，所述微处理器使动作驱动电路中的可控硅动作，使脱扣装置脱扣，切断作为负载的电器设备的电源，如果不符合跳闸条件，就判断计时器是否达到时间限制值，如果到了时间，微处理器就回到流程低功耗等待状态。

7、  如权利要求6所述的电弧漏电保护装置的保护方法，其特征在于：
所述判断电弧信号波形是否满足跳闸条件是指：所述微处理器把差模信号放大电路和共模信号放大电路送来的信号进行AD转换，同时在差模信号能量提取电路或共模信号能量提取电路中的积分电路对上述差模信号放大电路或共模信号放大电路中放大的信号通过积分电路进行积分，并进行AD转换，用来判断电弧的波形规律、或者电弧能量分布规律是否符合跳闸条件，需要两路信号都符合跳闸条件即满足跳闸条件。

8、  如权利要求6所述的电弧漏电保护装置的保护方法，其特征在于：
上述步骤3中，微处理器U4判断事件中断是否发生的步骤包括：
第11步骤，微处理器U4利用电源电路输出的正弦波信号，计算电压信号再进行存储，用来判断正弦波电源电流的畸变，从而判断故障的严重程度，然后动态的调节微处理器U4的判断速度；
第12步骤，微处理器U4判断差模信号是否满足电弧的条件，如果是满足电弧的条件，再判断共模信号是否满足电弧的条件；
第13步骤，如果上述差模信号与共模信号中有一个不满足电弧的条件，则，微处理器U4进行漏电信号数据采集；
第14步骤，如果上述差模信号与共模信号都满足电弧的条件，微处理器U4判断正弦波电源电流信号是否达到电流的半个周期，如果上述正弦波电源电流信号已达到半个周期，或上述第13步骤中微处理器U4进行漏电信号数据采集后，微处理器U4的存储器分别存储这些数据，并分组区别；
第15步骤，微处理器U4累加各组数据，计算各种故障是否满足保护(跳闸)条件，如果故障满足跳闸条件，微处理器U4发出保护(跳闸)信号，切断作为负载的电器设备的电源，显示电路LED显示故障代码；
第16步骤，如果上述故障不满足跳闸条件时就判断计时器是否达到时间限制值，如果到了时间限制值，微处理器U4就判断各组数据是否都为零，如果上述各组数据不是都为零，微处理器U4重新设置定时器的定时值，在新设置的正弦波电源电流信号半个周期的情况下，重复上述步骤。

9、  如权利要求6所述的电弧漏电保护装置的保护方法，其特征在于：
上述步骤3中当处理测试信号的时候，包括以下步骤：
第21步骤，判断测试开关电路中的测试开关是否接通；
第22步骤，如果上述测试开关已接通，启动测试功能1，即由微处理器U4的产生的矩形波送到检测线圈测试电路14中，在差模信号提取部分中的互感器以及电弧与漏电检信号中的互感器检测到模拟故障信号，该模拟故障信号经过差模、共模放大电路送回微处理器U4，微处理器U4根据采集回来的信号来判断线路是否正常；
第23步骤，如果上述判定装置的线路不正常，启动测试功能2，即由微处理器U4产生的的另一矩形波，分别送到共模和差模信号提取放大部分，再送回微处理器中，然后由显示电路显示的故障代码判别故障类型。

电弧漏电保护装置及其保护方法
技术领域
本发明涉及一种电弧故障、漏电故障的线路保护的技术，尤其是指一种应用于低电压供电系统中，当输电线路之间或输电线与地之间由于故障而引发的电弧或者漏电时，可自动切断电源供电，防止发生火灾的电弧漏电保护装置及其保护方法。
背景技术
目前，随着全球经济的发展，人们生活水平的提高，家用电器设备越来越多，而且使用的单机功率在不断增大。而在低压配电供给系统中，随着电器设备的不断增加、单机功率的不断增大，使供电线路经常处于满负荷状态甚至超负荷状态，有时甚至长期处于过载状态，因而，其供电线路表面的绝缘层极易老化；并且，一般的空气开关和对地漏电保护开关对于由于线路表面绝缘层老化发生的电弧进而引起的燃烧不能进行保护动作，造成输电线路中的电弧并产生电弧燃烧的现象屡屡发生。为此，本申请人曾申请了中国专利“电弧漏电保护装置及其保护方法”(专利申请号：200510027764.0)，提供了一种对家用电器设备和低压电器装置而引发的电弧或者漏电，可进行自动切断电源供电，防止发生火灾的电弧漏电保护装置及其保护方法，但该装置在可靠性方面尚有不足。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的问题，提供一种可靠性较高的能对家用电器设备和低压电器装置而引发的电弧或者漏电，进行自动切断电源供电，防止发生火灾的电弧漏电保护装置及其保护方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种电弧漏电保护装置，其特征在于由电源电路1、故障检测组件20、与故障检测组件20连接的控制电路8、与控制电路8连接的动作驱动电路11以及分别与动作驱动电路11的输出端及负载电源线相连的脱扣装置13组成，其中：
所述的电源电路是所述装置的供电部件，由电容CY1和浪涌吸收电阻RY1并联后分成两路输出，包括：
1 主电源部分
上述电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的一端通过电容C9和电阻R12连接，另一端通过电容C10连接到电阻R13，然后再分别连接到整流桥D2的2个输入脚，其中电阻R12和电阻R13是防止电源的浪涌损坏线路，整流桥D2的输出连接一个显示电路18LED后连接到电源VDD，同时还与一电阻R14连接，电阻R14与一电容C11串联，串联的连接点连接到稳压基准管芯片U2的1脚，U2的2脚接地，3脚接VDD；
2 副电源部分
上述电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的两端分别与一整流桥D1输入脚连接，整流桥D1输出与地之间并联一个电容C1，用来吸收EMI，然后分成四路，第1路经过电阻R1后到高压三极管V1的集电极；第2路经过电阻R8、R9、R10串联后连接到电阻R11和电容C3组成的并联电路的一端，该并联电路的另一端接地，其中电阻R10和电阻R11的连接点与上述控制电路8中的微处理器的AD采样输入脚连接，用来采集电源电压的异常变化；第3路经过串联连接的两个电阻R2、R3后连接到上述高压三极管V1的基极，连接在高压三极管V1基极的还有稳压基准管芯片U1，U1的3脚和电容C4的一端，电容C4的另一端连接到U1的1脚，U1的1脚还经过电阻R4连接到直流电源的VDD，还经过电阻R5接地，U1的2脚接地，上述高压三极管V1的发射极也连接到电源VDD；
所述故障检测组件20包括：电弧检测部件9、与电弧检测部件9连接的差模信号提取放大部分201、电弧及漏电检测部件10、与电弧及漏电检测部件10连接的共模信号提取放大部分202以及与电弧及漏电检测部件10连接的漏电信号放大电路12组成，其中差模信号提取放大部分201包括：与电弧检测部件9连接的差模信号检波电路2、与差模信号检波电路2连接的差模信号放大电路3以及与差模信号放大电路3连接的差模信号能量提取电路4；其中共模信号提取放大部分202包括：与电弧及漏电检测部件10连接的共模信号检波电路5、与共模信号检波电路5连接的共模信号放大电路6以及与共模信号放大电路6连接的共模信号能量提取电路7；
所述电弧检测部件9及差模信号提取放大部分201的电结构包括：电弧检测部件9是高频电流互感器，检测电弧差模信号，要保护的负载电源线的其中任意一根穿过该高频电流互感器的线圈，所述高频电流互感器的线圈的一端连接到所述差模信号检波电路2的检波整流桥AD1的一个输入脚并经过一个电阻AR2接地，线圈的另一端通过电容AC1连接到检波整流桥AD1的另一输入脚并经过一个电阻AR2接地，检波整流桥AD1的输出脚连接到所述差模信号放大电路3的放大器U3A的“正”输入脚；所述放大器U3A“正”输入脚和地之间连接一个由二极管AD2、电阻AR3以及电容AC2并联组成的电路，最后放大器U3A的输入脚通过一个电阻AR4连接到上述控制电路8中的微处理器U4的测试输出端；放大器U3A的输出脚分成三路，其中一路通过电阻AR5回到放大器U3A的“负”输入脚，同时放大器U3A的“负”输入脚通过电阻AR6接地，另二路与所述差模信号能量提取电路4连接，所述差模信号能量提取电路4中，一路通过电阻AR10将电弧信号送到上述控制电路8中的微处理器U4的MCU的一AD转换输入端，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的一AD输入端，该积分电路是经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7一路连接到由电阻AR8、电容AC3组成的并联电路后接地，另一路通过电阻AR9输出；
所述电弧及漏电检测部件10及共模信号提取放大部分202的电结构包括：电弧及漏电检测部件10是一个高频高磁通的电流互感器，检测电弧共模信号以及漏电信号，所述高频高磁通的电流互感器使用非晶或者超微晶制作，要保护的负载电源线的全部穿过该高频高磁通的电流互感器的线圈，线圈的一端连接到作为共模信号检波电路5的检波整流桥BD1的输入脚并经过一个电阻BR2接地，线圈的另一端通过电容BC1连接到检波整流桥BD1的另一输入脚并通过电阻BR1接地，检波整流桥BD1一端输出接地，另一输出端连接到作为共模信号放大电路6的放大器U3B的“正”输入脚；放大器U3B的“正”输入脚和地之间连接一个由二极管BD2、电阻BR3以及电容BC2组成的并联电路，然后通过一个电阻BR4连接到上述控制电路8中的微处理器的测试输出端；放大器U3B的输出脚分成三路，其中一路通过电阻BR5回到放大器U3B的“负”输入脚，同时放大器U3B的“负”脚通过电阻BR6连接到由电容BC3与电阻BR7组成的并联电路后接地，另二路与所述共模信号能量提取电路7连接，所述共模信号能量提取电路7中，一路通过电阻BR10将电弧信号送到上述控制电路8中的微处理器U4的AD转换的一输入端，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路8中的微处理器U4的一AD输入端，该积分电路是经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7一路连接到由电阻AR8、电容AC3组成的并联电路后接地，另一路通过电阻AR9输出；
所述漏电信号放大电路12的电结构包括：上述高频高磁通的电流互感器的线圈的任意一端通过电阻LR1连接到放大器U5A的“正”输入脚，放大器U5A的输出脚连接二极管LD1，然后一路通过电阻LR7将漏电信号送到上述控制电路8中的微处理器U4的一AD采样输入脚，另一路连接到比较器U3D的输入脚，第三路通过电阻LR2送回到放大器U5A的“反相”输入脚，同时放大器U5A的“反相”输入脚通过电阻LR3接地，放大器U5A的3脚通过电阻LR4连接到另一放大器U5B的“反向”输入脚，放大器U5B的“反向”输入脚通过电阻LR5连接到比较器U3D的“正”输入脚，放大器U5B的“正”输入脚通过一个电阻LR6接地，放大器U5B的输出脚通过二极管LD2后连接到比较器U3D的“反相”输入脚，比较器U3D的“反相”输入脚接上述控制电路8中的微处理器U4的参考电压脚，比较器U3D的输出脚通过电阻LR8将信号送到上述控制电路8中的微处理器U4的中断处理脚；
所述控制电路8的电结构包括：对所述故障检测组件20的输出信号进行AD转换的AD转换器；对漏电信号放大电路12的输出进行中断处理的中断处理器；对上述经AD转换器输出的信号进行处理以及发出动作控制信号的微处理器U4以及输入输出接口；
所述动作驱动电路11的电结构包括：一个接口端子JP2，用来连接脱扣装置13中的控制部件，接口端子JP2并联一压敏电阻RY2，接口端子JP2的一端连接双向可控硅CR1的负载管脚T2，另一端经过熔丝F2连接到双向可控硅CR1的另一负载管脚T1并连接到电阻R17，电阻R17的另一端连接到电阻R18，电阻R18的另一端连接到隔离驱动部件U5的输入脚，隔离驱动部件U5的另一输入脚连接到双向可控硅CR1的控制端，隔离驱动部件U5的输出脚通过电阻R16连接到电源VCC_MCU，隔离驱动部件U5的另一输出脚连到上述微处理器U4的控制输出脚。
所述的脱扣装置13由与负载电源线连接的开关S1、S2和控制所述开关S1、S2动作的控制部件组成，所述控制部件与所述动作驱动电路11的接口端子JP2连接。
另外，为了实现本发明的目的，一种电弧漏电保护装置的保护方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，在装置接通电源的时候，进行程序初始化设置；
步骤2，然后打开各个需要处理的入口中断，微处理器U4进入空闲低功耗模式等待处理条件，判断是否有中断产生；
步骤3，当有中断产生时，判断有否漏电或者测试或者电弧信号，该信号唤醒微处理器进入高速运行状态，同时打开控制电路中微处理器内部的定时器，然后所述微处理器判断是哪一类的处理信号，并调用相关处理程式：
1 当处理漏电信号的时候，微处理器U4把从信号放大电路送来的信号进行AD转换，并判断漏电信号是否符合跳闸要求，如果漏电信号符合跳闸要求，微处理器U4使动作驱动电路中的可控硅动作，使脱扣装置脱扣，切断作为负载的电器设备的电源，要是漏电信号不符合要求时就判断计时器是否达到时间限制值，如果到了时间，微处理器U4就回到低功耗等待状态；
2 当处理测试信号的时候，微处理器U4自己产生一个模拟的信号，送给差模信号放大电路及共模信号放大电路的输入端，，然后判断差模信号放大电路及共模信号放大电路的输出状态，用来判断电路硬件是否工作正常，若工作正常，微处理器u4使动作驱动电路中的可控硅动作，使脱扣装置脱扣，切断作为负载的电器设备的电源；
3 当处理电弧信号的时候，微处理器U4把差模信号放大电路及共模信号放大电路送来的信号进行AD转换，把两路电弧信号相与处理，并进行记录，同时每一个电流的半周期进行一次存储和累计计算，判断电弧信号波形是否满足跳闸条件，符合跳闸条件，所述微处理器使动作驱动电路中的可控硅动作，使脱扣装置脱扣，切断作为负载的电器设备的电源，如果不符合跳闸条件，就判断计时器是否达到时间限制值，如果到了时间，微处理器就回到流程低功耗等待状态。
本发明的效果：
本发明的电弧漏电保护装置及其保护方法提供了一种新的低压电装置的安全保护装置及其保护方法。本发明对家用电器设备和低压电器装置而引发的电弧或者漏电，能够迅速切断电器设备的电源输入，从而避免火灾事故的发生。如果企业应用本发明的装置可以防止设备的故障扩大，减少设备维护经费。本发明也可以运用在汽车领域，以防止汽车自燃事故。本发明的电路的特色是解决了以往同类产品无法识别区分强EMI和电弧的问题，本发明采用两个检测互感器，使用不同的材料，不同的特性，不同的连接方法。
本发明对电弧检测更全面，同时检测了共模和差模信号，从而可以很清楚的鉴别假故障，提高了使用可靠性。
综上所述本发明可以有效的防止和减少由电器设备的漏电流、电弧等引起的不安全事故的发生，对于减少家庭和社会的火灾事故是十分有意义的。
本发明的装置还具有结构紧凑、体积小巧、运行可靠、无需另加电源以及装置本身安装方便等优点。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1为本发明的电弧漏电保护装置的电原理框图；
图2为图2是本发明中电源电路的实施例图；
图3为差模信号提取放大部分的电路结构图；
图4为共模信号提取放大部分的电路结构图；
图5为漏电信号放大电路的电路结构图；
图6为检测线圈测试电路的电路结构图；
图7为过零检测同步电路的电路结构图；
图8为测试开关电路的电路结构图；
图9为参考电位提供电路的电路结构图；
图10为软件升级端口的电路结构图；
图11为微处理器电路脚示意图；
图12为显示电路的电路结构图；
图13为动作驱动电路的电路结构图；
图14为互感器连接示意图；
图15为本发明的电弧漏电保护装置的保护方法的流程图；
图16为图15中的微处理器判断步骤的流程图；
图17为图15中的电路测试步骤的流程图。
具体实施方式
本发明的电弧漏电保护装置是由电流互感装置通过对漏电器设备的漏电流、电弧进行检测后的信号经检波、放大、然后到微处理装置进行分析处理，最后判断是否需要发出脱扣信号，发出的脱扣信号经驱动电路放大后迫使脱扣装置动作，以迅速切断电器设备的电源输入。
下面结合附图，对本发明的电弧漏电保护装置及其保护方法的实施方式进行具体说明。
参见图1、图1为本发明的电弧漏电保护装置的电原理框图。
本发明的装置包括电源电路1、故障检测组件20、与故障检测组件20连接的控制电路8、与控制电路8连接的动作驱动电路11以及分别与动作驱动电路11的输出端及负载电源线相连的脱扣装置13。
所述的故障检测组件20包括：电弧检测部件9、与电弧检测部件9连接的差模信号提取放大部分201、电弧及漏电检测部件10、与电弧及漏电检测部件10连接的共模信号提取放大部分202以及与电弧及漏电检测部件10连接的漏电信号放大电路12组成。其中差模信号提取放大部分201包括：与电弧检测部件9连接的差模信号检波电路2、与差模信号检波电路2连接的差模信号放大电路3以及与差模信号放大电路3连接的差模信号能量提取电路4。其中共模信号提取放大部分202包括：与电弧及漏电检测部件10连接的共模信号检波电路5、与共模信号检波电路5连接的共模信号放大电路6以及与共模信号放大电路6连接的共模信号能量提取电路7。
所述控制电路8包括：对上述差模信号提取放大部分201、共模信号提取放大部分202以及漏电信号放大电路12的输出进行AD(模数)转换的AD转换器；对漏电信号放大电路12的输出进行中断处理的中断处理器；对上述经AD转换器输出的信号进行处理以及发出动作控制信号的微处理器MCU以及输入输出接口Ioout。
下面对上述各电路的结构作详细说明。
上述电源电路1的实施例参见图2。
电源电路1是本发明装置的供电部件。电源从J_P1经过一个熔丝(FUSE1)F1后连接一个电容CY1和浪涌吸收电阻RY1并联的电路，该并联的电路的两端分成两路输出。
电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的第一路输出是一端通过电容C9和电阻R12连接，然后送入整流桥D2的1脚，另一端是通过电容C10连接到R13，R13再连接到整流桥D2的3脚，其中电阻R12和R13主要防止电源的浪涌损坏线路，整流桥D2的4脚和线路的直流地连接，也是电源的负端，整流桥D2的2脚经过了一个LED后连接到电源VDD，同时还与一电阻R14连接，电阻R14与一电容C11串联，串联的连接点连接到稳压基准管U2(TLA31)的1脚，稳压基准管U2的2脚接地，3脚接VDD，这样就构成了一个电路电源的主电源部分，同时LED直接串在电源里，免去了另外接一个显示电路18(图12中所示)，从而减低了电路的元件个数和电路的电流开支。
上述电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的第二路输出是两端分别与一整流桥D1的1和3脚连接，D1的4脚连接到线路的地，4脚和2脚之间并联一个电容C1，用来吸收EMI，D1的2脚分四路，第1路经过电阻R1后到高压三极管V1的集电极，同时集电极对地连接一个电容C2；第2路经过电阻R8、R9、R10的串联后连接到电阻R11和电容C3组成的并联电路的一端，电容R11和电阻C3并联电路的另一端连接到电源地，电阻R10和R11的连接点与上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的AD采样输入26脚VM连接，用来采集电源电压的异常变化，用来当作一个判断的条件；第3路经过串联连接的电阻R2、R3后连接到上述高压三极管V1的基极，连接在高压三极管V1基极的还有稳压基准管U1(TLA31)的3脚和电容C4的一端，C4的另一端连接到稳压基准管U1的1脚，稳压基准管U1的1脚还经过电阻R4连接到直流电源的VDD，还经过电阻R5连接到电源地。稳压基准管U1的2脚连接到电源的地。上述高压三极管V1的发射极也连接到电源VDD，这样就构成了电源的备用部分，也就是副电源部分，平时依赖上述主电源部分工作，只有当电源异常，电力不够的时候副电源部分才工作，从而减少了电源的发热，增加了电源供给能力和可靠性。此外，电源VDD和地之间连接一由储能电容C5、然后分两路，一路经过电阻R6以后连接到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的电源正输入脚VCC_MCU，并同时连接到由电容C6和C7并联连接的电路，然后接地；另一路经过电阻R7连接到上述控制电路8中的漏电信号放大电路12的电源正VCC_AMP，同时VCC_AMP和地之间并一个电容C8。
上述电源电路1分两部分，电源正常的时候由上述主电源部分供电，即电容降压供电，降压电路又串联了电阻，防止了浪涌损坏器件，同时电容降压有发热小、寿命长、工作可靠的优点。当电源出现异常时，由上述副电源部分供电，防止电源异常的时候电压供给不足而导致的电路失效，提高了使用可靠性。
上述电源电路1中的电阻R8、R9、R10、R11、电容C3构成的分压点送到MCUU4的AD转换脚(26脚)VM，用来判断电源正弦波电压的畸变，从而判断故障的严重程度，然后动态的调节MCU U4的判断速度。
上述差模信号提取放大部分201的电路结构参见图3所示。
差模信号提取放大部分201由如图1所示的与电弧检测部件9连接的差模信号检波电路2、差模信号放大电路3以及差模信号能量提取电路4组成的，具体电结构作如下说明。
上述电弧检测部件9是电弧差模信号的提取部分，是采用一个高频电流互感器JP_RF，可以选用粉芯材料或开口的铂钼合金或非晶或铁氧体工型材料的软磁材料制成高频电流互感器，本实施例使用铁硅铝制作，把要保护的负载电源线的其中任意一根穿过该高频电流互感器JP_RF(参见图14所示)，用来收集电流中的谐波分量(电弧电流)。互感器JP_RF的上面绕有线圈，线圈的一端连接到差模信号检波电路2的检波整流桥AD1的3脚并经过一个电阻AR2到地，线圈的另一端通过电容AC1连接到检波整流桥AD1的1脚，AD1的1脚通过电阻AR1接地，检波整流桥AD1的4脚接地，AD1的2脚连接到差模信号放大电路3的放大器U3A的“正”输入3脚，同时放大器U3A的3脚和地之间连接一个由二极管AD2、电阻AR3以及电容AC2并联组成的电路，最后放大器U3A的3脚通过一个电阻AR4连接到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的测试输出PWM1，放大器U3A的输出1脚分成三路，其中一路通过电阻AR5回到U3A的“负”输入2脚，同时U3A的2脚通过电阻AR6连接地，另二路是作为差模信号能量提取电路4，一路是通过电阻AR10将电弧信号送到上述控制电路8中的微处理器AD转换输入端，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的AD输入端2脚RF_L，该积分电路是经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7一路连接到由电阻AR8、电容AC3组成的并联电路后接地，另一路通过电阻AR9输出，上述放大器U3A采用LM324集成电路；
上述共模信号提取放大部分202的电路结构参见图4所示。
共模信号提取放大部分202由如图1所示的电弧及漏电检测部件10、共模信号检波电路5、共模信号放大电路6以及共模信号能量提取电路7组成的，具体结构作如下说明。
上述电弧与漏电检信号的提取部分，共模信号提取部分是一个高频高磁通的电流互感器JP_FJ，这里使用铂钼合金或非晶或超微测部件10是共模晶材料的软磁材料制成，把要保护的负载电源线的全部穿过该高频高磁通的电流互感器JP_FJ(参见图14所示)，用来收集电流中的谐波分量的共模辐射部分(电弧电流、漏电流)。互感器JP_FJ的上面绕有线圈，线圈的一端连接到作为共模信号检波电路5的检波整流桥BD1的3脚并经过一个电阻BR2接地。线圈的另一端通过电容BC1连接到检波整流桥BD1的1脚，同时检波整流桥BD1的1脚通过电阻BR1连地。检波整流桥BD1的4脚接地，检波整流桥BD1的2脚连接到作为共模信号放大电路6的放大器U3B的“正”输入5脚，放大器U3B的5脚和地之间并联连接一个二极管BD2及电阻BR3，还并联一个电容BC2，最后放大器U3B的5脚通过一个电阻BR4连接到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的测试输出PWM1。放大器U3B的7脚分成三路，其中一路通过电阻BR5回到放大器U3B的“负”输入6脚，同时放大器U3B的6脚通过电阻BR6连接到由电容BC3与电阻BR7组成的并联电路后接地，另二路与所述共模信号能量提取电路7连接，所述共模信号能量提取电路7中一路通过电阻BR10将电弧信号送到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的AD转换输入端3脚FJ_H，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的AD输入端4脚FJ_L，该积分电路是通过由二极管BD3后连接到电阻BR8，电阻BR8再连接到由电阻BR9与电容BC4组成的并联电路后接地，另一路通过电阻BR11输出而组成。
把共模互感器通过高通和低通滤波器后分别放大处理，既当漏电互感器，又当电弧互感器，也是本发明的特征。
当发现有可疑的电弧故障的时候，微处理器U4优先判断差模信号，要是差模信号满足条件就再判断共模信号，要是EMI(电磁干扰)也满足了变化规律或者满足时间长度的时候，就当一个有效的电弧故障信号。因为EMI有一个特征单一性，所以一般都不会同时满足两个条件特征。但是电弧的特征是多样性的，这个就是EMI和电弧的真正本质区别。如果只检测一个，那么就有可能在EMI正好满足条件的时候误动作。但是同时检测两个条件以后，就没有可能会出现这样的情况。所以本装置更加实用和可靠。
上述漏电信号放大电路12的电路结构参见图5所示。
上述漏电信号放大电路12，是和电弧检测使用了同一个互感器JP_FJ，互感器JP_FJ的线圈的任意一端通过电阻LR1连接到放大器U5A的“正”输入3脚，放大器U5A的3脚连接一电容LC1后接地，放大器U5A的4脚接地，放大器U5A的8脚接来自上述电源电路1中的放大器电源VCC_AMP，放大器U5A的输出1脚连接二极管LD1，然后一路通过电阻LR7将漏电信号送到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的AD采样输入25脚LCD，另一路连接到比较器U3D的12脚，第三路通过电阻LR2送回到放大器U5A的“反相”输入2脚，同时放大器U5A的2脚通过电阻LR3接地。放大器U5A的3脚通过电阻LR4连接到放大器U5B的“反向”输入端6脚，放大器U5B的6脚通过电阻LR5连接到比较器U3D的“正”输入12脚。放大器U5B的“正”输入通过一个电阻LR6接地，放大器U5B的输出7脚通过二极管LD2后连接到比较器U3D的12脚。比较器U3D的“反相”输入13脚接上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的22脚的参考电压SAL，比较器U3D的输出14脚通过电阻LR8将信号送到上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的中断处理脚LCD_INT 11上，上述放大器U5A、U5B采用LM358集成电路。
本装置还包括检测线圈测试电路14，检测线圈测试电路的电路结构参见图6所示。
检测线圈测试电路14，是一个附加的电路，可以检测本发明的装置中全部线路元件的工作是否正常。从电源VDD中接一个电阻CR2，连接到电容CC1，然后电容CC1另一端接地，电阻CR2和电容CC1的连接点处连接两个测试副绕组L_FJ以及L_RF，其中副绕组L_RF绕在上述电弧检测部件9的互感器JP_RF的线圈上，用来测试互感器JP_RF的好坏，副绕组L_FJ绕在上述电弧及漏电检测部件10的互感器JP_FJ的线圈上，用来测试互感器JP_FJ的好坏。两个测试副绕组L_RF和L_FJ的另一端分别连接到MOS管Q1和Q2的漏极上，MOS管Q1和Q2的源极都接地，MOS管Q1和Q2的栅极连一起，一路通过电阻CR1接地，另一路与上述控制电路8中的微处理器U4(单片机)的脉冲(矩形波)输出28脚PWM2连接，用来模拟产生故障信号，以检测线路运行是否正常，互感器是否正常，即由微处理器U4的产生的矩形波送到检测线圈测试电路14中，在差模信号提取部分中的互感器以及电弧与漏电检信号中的互感器检测到模拟故障信号，该模拟故障信号经过差模、共模放大电路3、6送回微处理器U4，微处理器U4根据采集回来的信号来判断线路是否正常。
本装置的电路中采用一个过零检测同步电路15，图7为过零检测同步电路的电路结构图。
如图所示，在过零检测同步电路15中，负载电源线的其中一根(L1)通过电阻R22和R23串联连接后到比较器U3C的“反相”输入9脚，比较器U3C的9脚通过电阻R24接地，负载电源线的另一根(N)通过电阻R25和R26串联连接后到的比较器U3C的“正”输入10脚，比较器U3C的10脚通过电阻R27接地，比较器U3C的4脚接上述漏电信号放大电路12的电源VCC_AMP，比较器U3C的11脚接地，比较器U3C的8脚经过电阻R28送到上述微处理器U4的10脚Hout(是正弦波过零同步脚)上，提供电流过零信号，用来自动适应负载电源。
本装置的电路中采用一个测试开关电路16，图8为测试开关电路的电路结构图。
利用测试开关电路16使装置可以自己检测判断信号通道是否正常工作。所述测试电路16包括差模信号提取放大部分201中的电阻AR4(图3所示)、共模信号提取放大部分202中的电阻BR4(图4所示)以及图8中所示的电阻R29和测试开关K1组成，其中电阻R29一端连接微处理器U4的直流电源VCC_MCU，电阻R29另一端连接测试开关K1的一端，测试开关K1的另一端接地，电阻R29与测试开关K1的连接点与微处理器U4的复位脚6脚REST连接，当按下测试开关K1的时候，微处理器U4发出模拟故障信号，通过电阻上述AR4、BR4送到所述信号检波电路2、5上，就模拟一次脱扣动作，表示线路正常工作。
本装置的电路中采用一个参考电位提供电路17，图9为参考电位提供电路的电路结构图。
如图所示，微处理器U4的电源VCC_MCU还通过电阻R19连接到由电阻R20和电阻R21串联后与电容C12组成的并联电路的一端，该并联电路的另一端接地，电阻R20和电阻R21串联的连接点连接到微处理器U4的参考电压22脚SAL上，对微处理器U4提供参考电压。
本装置的电路中采用一个软件升级端口(代码升级口)，即该代码升级口为图1中的ICP下载口19，图10是软件升级端口的电路结构图。
如图所示，软件升级端口JP3的1脚连接到上述微处理器U4(单片机)的电源VCC_MCU上，JP3的2脚连接到上述微处理器U4(单片机)的数据口23脚SDL上，JP3的3脚连接到上述微处理器U4(单片机)参考电压22脚SAL(在升级时候数据串行传输时候22脚是一个时钟脚)上，JP3的4脚连接到上述微处理器U4(单片机)的复位6脚REST上，JP3的5脚接地(GND)，软件升级端口是用来日后软件升级。
本装置控制电路8中的的微处理器U4的电路脚示意图参见图11。
本实施例中，上述微处理器(MCU)U4采用P89LPC935单片机。本实施例中所述控制电路8中的AD转换器、中断处理器是上述微处理器(MCU)U4采用P89LPC935单片机上已有的功能部件，因此，上述微处理器(MCU)U4、AD转换器、中断处理器是采用同一个带比较器的芯片，具有八路输入的AD转换器、外部中断输入以及二十六路通用输入输出端。
本装置设有故障显示采用显示电路18，图12为本装置显示电路的电路结构图。
本实施例中显示电路18采用D11032SR显示器LED，微处理器U4的12、13、14、15、16、17、18脚分别通过电阻DR1、DR2、DR3、DR4、DR5、DR6、DR7连接到显示电路18的1、2、3、4、5、8、10脚，显示电路18的9脚接电源VDD，这个LED是数码管，可以显示数字，用来显示本装置工作中保护的类型和测试时候内部故障类型的代码。
本装置的动作驱动电路11的电路结构参见图13所示。
动作驱动电路11是在上述微处理器U4断定负载电源出现电弧和漏电时使脱扣装置13切断电源供电的电路。
为了应用广泛，本发明的动作驱动电路11使用了隔离驱动部件。JP2是一个连接端子，用来连接脱扣装置13中的控制部件，以控制负载，是一个接口端子，JP2并联一电压浪涌保护元件RY2(压敏电阻)，JP2的一端连接双向可控硅CR1(本实施例采用TRIAC)的T2，另一端经过熔丝F2连接到双向可控硅CR1的T1并连接到电阻R17，电阻R17的另一端连接到电阻R18，电阻R18的另一端连接到隔离驱动部件U5(本实施例采用K3020P)的6脚，隔离驱动部件U5的4脚连接到双向可控硅CR1的G控制端，隔离驱动部件U5的1脚通过电阻R16连接到电源VCC_MCU，隔离驱动部件U5的2脚连到微处理器U4的控制输出5脚SCR_IN。
当电路发生故障，MCU U4判断满足条件后在5脚输出一个低电平，送到隔离驱动部件U5的2脚，使得隔离驱动部件U5的4脚和6脚导通，把双向可控硅CRI的T2和T1的电压差，在T2通过电阻R17、R18及经过隔离驱动部件U5送到双向可控硅CR1的控制端G。使得双向可控硅CR1导通，来达到相当开关的效果。连接端子JP2可以串联在电源和受控制负载之间。双向可控硅CR1的导通使得控制负载得到电压而动作。
所述的脱扣装置13由负载电源线连接的开关S1、S2和控制所述开关S1、S2动作的控制部件(未提示)组成，所述控制部件与所述动作驱动电路11中的接口端子JP2连接，所述的脱扣装置13可以是专用的脱扣装置，也可以是继电器，或者可以是过电流脱扣装置和普通接触器，也可以是外接的过流脱扣装置和普通接触器。
本发明的电路工作原理如下：
电源从端子Jn经过一个熔丝F1后经过电容CY1和一个浪涌吸收电阻RY1的并联电路，然后分成两路，一路两根电源线分别通过电容C9和电阻R12连接，然后送入整流桥D2的1脚。还有一根电源线通过电容C10连接到R13，R13再连接到整流桥D2的3脚(在这里R12和R13主要防止电源的浪用损坏线路)。整流桥D2的4脚和线路的直流地连接，也是电源的负端，2脚经过了一个LED后连接到电源VDD，同时还连接到电容C11和电阻R14的一端，它们的另一端连到稳压基准管U2的1脚，U2的2脚接地3脚接VDD.这样就构成了一个电路电源的主电源部分，同时LED直接串在电源里，免去了另外接一个显示电路18，从而减低了电路的元件个数和电路的电流开支。另外一路电源的两个电源线直接连接到了整流桥D1的1和3脚，D1的4连接到线路的地，和2脚之间同时并一个电容C1，用来吸收EMI，2脚的一路经过R1后到高压三极管V1的集电极，同时集电极对地并一个电容C2，一路经过R8、R9、R10的串联连接到R11和C3的一端。同时R11和C3连接到电源地。R10和R11的连接点直接送到单片机AD采样输入26脚，用来采集电源电压的异常变化，用来当作一个判断的条件。另一路经过R2、R3后连接到V1的基极，连接在V1基极的同时有稳压基准管U1的3脚和C4的其中一端。C4的另一端连接到U1的1脚，U1的一脚同时经过R4连接到直流电源的VDD，经过R5连接到电源地。U1的2脚连接到电源的地。V1的发射极也连接到电源VDD，这样就构成了电源的副电源(备用)部分，平时依赖主电源部分工作，只有当电源异常电力不够的时候副电源部分才工作，从而减少了电源的发热，增加了电源供给能力和可靠性。同时电源VDD和地之间还并了一个储能电容C5，然后分两路，一路经过电阻R6以后连接到单片机MCU的电源正输入脚，同时连接到C6和C7的一端，他们的另一端都连接到地。另一路经过R7连接到放大器部分的电源正VCC_AMP，同时VCC_AMP和地之间并一个电容C8。
电源电路里的电阻R8、R9、R10、R11及电容C3构成的分压点送到MCU U4的AD转换脚26脚，用来判断正弦波电压的畸变。从而判断故障的严重程度，然后动态的调节MCU的判断速度。
差模信号提取部分中JP_RF是一个高频电流互感器，把要保护的电力线的其中任意一根串过该互感器的线圈，用来收集电流中的谐波分量。该互感器线圈的一端连接到检波整流桥AD1的3脚并经过一个电阻AR2到地。线圈的另一端连接到检波整流桥AD1的1脚，同时1脚通过电阻AR1连到地。检波整流桥AD1的4脚连接到电源地，2脚连接到放大器U3A的正输入3脚，同时3脚和地之间并一个二极管AD2和AR3，还并一个电容AC2，最后3脚通过一个电阻AR4连接到MCU的测试输出。放大器U3A的一脚分成几路，一路通过AR5回到U3A的负输入2脚，同时2脚通过电阻AR6连接到地，另一路通过电阻AR10连接到MCU的AD转换输入端1脚，还有一路经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7再连接到电阻AR8、AR9电容AC3的一端，AC3AR8的另一端连到地。AR9的另一端也送到单片机MCU的AD输入端2脚。
共模信号提取部分中JP_FJ是一个高频高磁通的电流互感器，把要保护的电力线都串过该互感器的线圈，用来收集电流中的谐波分量的共模辐射部分。该互感器线圈的一端连接到检波整流桥BD1的3脚并经过一个电阻BR2到地。线圈的的另一端连接到检波整流桥BD1的1脚，同时1脚通过电阻BR1连到地。检波整流桥BD1的4脚连接到电源地，2脚连接到放大器U3B的正输入5脚，同时5脚和地之间并一个二极管BD2和BR3，还并一个电容BC2，最后3脚通过一个电阻BR4连接到MCU的测试输出。放大器U3B的7脚分成几路，一路通过BR5回到U3B的负输入6脚，同时2脚通过电阻BR6连接到电容BC3电阻BR7的一端，电容BC3电阻BR7的另一端都连到地，另一路通过电阻BR10连接到MCU的AD转换输入端3脚，还有一路经过二极管BD3后连接到电阻BR8，电阻BR8再连接到电阻BR11、BR9及电容BC4的一端，BR9和BC4的另一端连到地。BR9的另一端也送到单片机MCU的AD输入端4脚。
漏电检测部分是和电弧检测使用了同一个互感器JP_FJ，JP_FJ的任意一端通过电阻LR1连接到放大器U5A的正输入3脚同时U5A的4脚接地，8脚接放大器电源，U5A的1脚连接两二极管LD1然后一路经过LR7送到MCU的AD采样输入25脚，另一路连接到比较器U3D的12脚，同时通过电阻LR2送回到U5A的反相输入2脚，同时U5A的2脚通过电阻LR3连接到地。U5A的3脚通过电阻LR4连接到U5B的反向输入端6脚，6脚通过电阻LR6连接到U3D的正输入12脚。U5B的正输入通过一个电阻LR6连接到地，U5B的7脚连接到二极管LD2，然后二极管再连接到U3D的12脚。U3D的13脚接参考电压，14脚连接到电阻LR8、LR8的另一端送到MCU的中断处理脚11上。
检测线圈测试电路14可以检测全部线路元件的工作是否正常。从电源接一个电阻CR2，连接到电容CC1，然后CC1连接到地，CR2和CC1的连接处连接两个测试副绕组，一个绕在主线圈JP_RF上(L_RF)，用来测试JP_RF的好坏，一个绕在JP_FJ上(L_FJ)，用来测试JP_FJ的好坏。L_RF和L_FJ的另一端分别连接到MOS管Q1和Q2的漏极上，Q1和Q2的源极都连到地，Q1和Q2的栅极连一起，一边通过电阻CR1到地，一边连到MCU的脉冲输出28脚，用来模拟产生故障信号。
过零检测同步电路15、测试按键和参考电位提供电路17中，JP3是一个软件升级端口，1脚连接到MCU U4的电源VCC上，2脚连接到MCU U4的数据口23脚，3脚连接到MCU U4的参考电位22脚，4脚连接到MCU U4的复位6脚，5脚接地，同时MCU U4电源通过电阻R29连接到MCU U4的复位脚6脚，同时MCU U4的6脚通过一个开关K1接地，通过K1来测试电路是否良好。MCU U4电源VCC还通过电阻R19连接到电阻R20和电容C12的一端，电容C12一端连到地，R20的一端连接到MCU U4的22脚，同时通过电阻R21接地。电源线的其中一根通过电阻R22、R23的串联连接到比较器U3C的9脚，同时该9脚通过电阻R24接地，电源线的另一根通过电阻R25、R26的串联连接到电阻R27的10脚，同时通过电阻R27接地，U3的4脚接放大器电源，11脚接地，8脚经过电阻R28送到单片机MCU U4的10脚，提供电流过零信号，用来自动适应电力系统50周或60周。
上述CPU U4和显示电路18中MCU U4的12、13、14、15、16、17、18脚分别通过电阻DR1、DR2、DR3、DR4、DR5、DR6、DR7连接到显示电路18的1、2、3、4、5、8、10脚，显示电路18是LED数字电路，本实施例采用D110321SR，显示电路18的8脚接电源VDD，这个LED用来显示保护的类型和测试时候内部故障代码，该故障代码按用户所需可以自设定，比如1代表漏电故障，2代表电弧故障，3代表差模信号提取放大部分201的互感器故障，4代表共模信号提取放大部分202的互感器故障等等。
输出驱动电路中JP2如一个开关，用来开关控制电路，JP2的一端连接到电压浪泳保护元件RY2(压敏电阻)的一端，同时也连接双向可控硅的T2，另一端连接到RY2的另一端并连到熔丝F2的一端，F2的另一端连到双向可控硅的T1并连接到电阻R17，R17的另一端连接到电阻R18，R18的另一端连接到隔离驱动部件U5的6脚，U5的4脚连接到可控硅CR1的G控制端。U5的1脚通过电阻R16连接到电源VCC_MCU，2脚连到MCU U4的控制输出5脚。
当供电回路有故障，微处理器U4给隔离驱动部件U5的2脚一个低电平，隔离驱动部件U5的4脚和6脚就导通，可控硅CR1负载脚T1和T2之间的电压差从T2通过限流电阻R17、R18施加到可控硅CR1的G和T1上，CR1迅速导通，一直维持到U5的2脚恢复高电平。可控硅CR1在这里就充当了一个开关，用来控制其他装置，可以直接串在电源和要控制的负载之间。
当供电回路有故障，由于使用可控硅U5使电源的输出部分和控制的负载隔离，所以保护了负载。
下面对本发明的电弧漏电保护装置的保护方法进行说明。
参见图15，图15为本发明的电弧漏电保护装置的保护方法的流程图。
S1，在装置接通电源的时候，图1中的微处理器MCU(以下简称MCU)就自己加电复位，然后进行程序初始化设置
S2，打开各个需要处理的入口中断，系统进入空闲低功耗模式，等待处理条件判断是否有中断产生，准备随时接受状态。
S3，判断是否有事件(中断)产生。
S4，当有事件产生时，判断有否漏电、或者测试、或者电弧信号，该信号唤醒MCU进入高速运行状态，同时打开MCU内部的定时器(定时器是MCU单片机的一个组件)，然后MCU判断是哪一类的处理信号，并调用相关处理程式。
S5，当MCU处理漏电信号的时候，图1中的AD转换器对漏电信号放大电路12送来的漏电信号进行AD转换，并判断幅度和宽度是否符合跳闸要求。
S6，如果漏电信号符合跳闸要求就立刻跳闸，MCU使动作驱动电路11中的可控硅动作，使脱扣装置13脱扣，切断作为负载的电器设备的电源，显示电路18LED显示故障代码，比如自设定：1代表漏电故障，2代表电弧故障，3代表差模电路互感器故障，4代表共模电路互感器故障等等。
S7，要是漏电信号不符合跳闸要求时就判断计时器是否达到时间限制值(例：0.5秒)，如果没有到时间，流程进入上述S3中，如果到了时间，MCU就回到流程S2，等待处理状态，准备随时接受状态。
S8，当处理测试信号的时候，MCU U4自己产生一个模拟的信号，送给差模信号放大电路3及共模信号放大电路6的输入端，然后判断差模信号放大电路3及共模信号放大电路6的输出状态，用来判断电路硬件是否工作正常，若工作不正常，MCU就驱动动作电路11，断开电源，即进入流程S6，否则就继续判断，直到测试按钮放开，MCU就回到等待处理状态。
S9，当处理电弧信号的时候，微处理器把差模信号放大电路3及共模信号放大电路6的信号进行AD转换，把两路电弧信号相与处理，并进行记录，同时每一个电流的半周期，进行一次存储和累计计算，判断电弧信号波形是否满足跳闸条件，只有当差模信号放大电路3及共模信号放大电路6的信号同时符合跳闸条件(都满足一定的变化规律或时间宽度)，才能跳闸，大大提高装置使用的可靠性，另外，通过图1中的差模信号能量提取电路4及共模信号能量提取电路7分别对差模信号放大电路3及共模信号放大电路6的信号进行积分、提取，经AD转换器转换后，由MCU判断电弧的波形规律，是否符合跳闸条件，一旦因上述原因装置符合跳闸条件，即进入流程S6。
S10，如果上述S9中判定不符合跳闸条件，就判断计时器是否达到时间限制值(例：0.5秒)，如果没有到时间，流程进入上述S9中，如果到了时间，微处理器就回到流程S2中，系统进入等待处理状态，准备随时接受状态。
综上所述，本发明的电弧漏电保护装置的保护方法的流程是微处理器不断的判断是否符合切断电源的条件，若符合条件就立刻切断电源，如果没有符合条件就继续判断，直到计时器告诉微处理器，限制时间已经到。微处理器到达限制时间还没有满足条件的时候，微处理器就调用程序，使微处理器重新回到低功耗等待的模式。
上述步骤中判断电弧信号波形是否满足跳闸条件是指：所述微处理器把差模信号放大电路3和共模信号放大电路6送来的信号进行AD转换，同时在差模信号能量提取电路4或共模信号能量提取电路7中的积分电路对上述差模信号放大电路3或共模信号放大电路6中放大的信号通过积分电路进行积分，并进行AD转换，用来判断电弧的波形规律、或者电弧能量分布规律是否符合跳闸条件，当差模信号和共模信号都满足电弧特征的时候就记作一个电弧状态，当符合跳闸条件，即输出动作信号，使动作驱动电路动作。
上述图15的步骤S3中，MCU判断事件(故障或称中断)是否发生的流程参见图16。
S30，图16中的流程是MCU判断是否有故障信号并计算电压信号再进行存储，用来自动调节变量，即，电源电路中的电阻R8、R9、R10、R11及电容C3构成的分压点送到MCU U4的AD转换脚(26脚)，用来判断正弦波电压的畸变。从而判断故障的严重程度，然后动态的调节MCU U4的判断速度。该步骤具体包含以下流程：
S31，MCU判断差模信号(包括上述差模信号放大电路3以及差模信号能量提取电路4的信号)是否满足电弧的条件。
S32，如果是满足电弧的条件，再判断共模信号(包括上述共模信号放大电路6以及共模信号能量提取电路7的信号)是否满足电弧的条件。
S33，如果上述S31中差模信号与S32中共模信号中有一个不满足电弧的条件，则，MCU进行漏电信号数据采集。
S34，如果上述S32中共模信号也满足电弧的条件，MCU判断正弦波电源电流信号的半个周期(就是正弦波的正半周或负半周的开始到结束的时间)，如果没有达到，流程重新判断。
S35，如果上述S34达到一个电流半周期或上述S33中MCU进行漏电信号数据采集后，MCU的存储器分别存储这些数据，并分组区别。
S36，MCU累加各组数据，计算各种故障是否满足保护(跳闸)条件。
S37，如果上述S36中判定故障满足跳闸条件，MCU发出保护(跳闸)信号，切断作为负载的电器设备的电源，显示电路18LED显示故障代码。
S38，如果上述S36中判定故障不满足跳闸条件时就判断计时器是否达到时间限制值(例：0.5秒的检测周期)，如果没有到时间，流程进入重新判断。
S39，如果到了时间限制值，MCU就判断各组数据是否都为零，如果都为零，流程回到重新判断。
S310，如果上述各组数据不是都为零，MCU重新设置定时器的定时值，在新设置的正弦波电源电流信号半个周期的情况下，重复上述步骤。
上述图15的步骤S8中电路处于测试时的流程参见图14。
S81，判断图7中的测试开关电路16中的测试开关K1是否接通。
S82，如果测试开关K1没有接通，重新回到S81判断。
S83，如果测试开关K1已接通，启动测试功能1，即由MCU U4的28脚产生的矩形波送到检测线圈测试电路14中的Q1和Q2的栅极，在差模信号提取部分中的JP_RF互感器以及电弧与漏电检信号中的互感器JP_FJ检测到模拟故障信号，该模拟故障信号经过差模、共模放大电路送回微处理器U4，微处理器U4根据采集回来的信号来判断线路是否正常。
S84，判断装置的总电路是否正常。
S85，如果判定装置的总电路正常，MCU模拟一个保护动作后回到S81，继续判断。
S86，如果上述S84中判定装置的总电路不正常，启动测试功能2，即，由MCUU4的27脚(PWM1)产生一个矩形波，通过电阻AR4和BR4分别送到共模和差模信号提取放大部分201，再送回微处理器中，然后由显示电路18显示的故障代码判别故障类型，比如1代表漏电故障，2代表电弧故障，3代表差模信号提取放大部分201互感器故障，4代表共模信号提取放大部分202互感器故障等等。
S87，判断线路部分是否正常。
S88，如果如果线路有故障时，显示电路18显示故障代码。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。