CN101964130A - 测温式电气火灾监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电气火灾监控系统，包括：光纤温度监测报警装置、剩余电流式电气火灾监控探测器和报警监控主机；还包括经以太网或局域网分别接收来自光纤温度监测报警装置和剩余电流式电气火灾监控探测器的监控信息并上传至报警监控主机的数据集中器；报警监控主机通过以太网或局域网或GPRS无线网络与监控工作站实时通讯。光纤温度监测报警装置和剩余电流式电气火灾监控探测器分别用于监测电力设备的温度信息和各回路的剩余电流的信息，并将监测信息送至数据集中器，数据集中器经以太网或局域网将所述监测信息处理后上传至监控主机，由监控主机实时显示电力设备是否过热和回路中剩余电流是否超限，并在发生异常时及时预警或报警。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气火灾监控系统。
背景技术
电气火灾的起火原因主要有以下几种：1、漏电；2、短路；3、过负荷。由电力设备发热而最终导致的电气火灾在全部电气火灾中占到了60％以上的比例；另外，由绝缘受损、环境潮湿等引起的泄漏电流故障(以及由泄漏电流电火花引起)又在电气火灾的起因中占有10％以上的比例。
当绝缘受损的线路上而产生的泄漏电流到300～500mA时，破损处将和邻近的接地导体产生火花放电现象。这时，释放出的电火花可以轻易的引燃周围的可燃物和易燃物，从而造成火灾事故。即使，周围没有易燃、可燃物存在，泄漏电流产生的火花放电同样可加速绝缘的受损面积，使得受损点周围的绝缘层迅速炭化，变为易燃物体，再被火花点燃起火。
因此，如何防止电力设备运行时过热，实现实时监测和事前处理，确保电力设备的安全性和可靠性，是本领域的技术人员所要解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能实时监测电力设备是否过热和回路中剩余电流是否超限的电气火灾监控系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电气火灾监控系统，包括：光纤温度监测报警装置、剩余电流式电气火灾监控探测器和报警监控主机；还包括经以太网或局域网分别接收来自光纤温度监测报警装置和剩余电流式电气火灾监控探测器的监控信息并上传至报警监控主机的数据集中器；所述报警监控主机通过以太网或局域网或GPRS无线网络与监控工作站实时通讯。其中，采用光纤传输，不易受高压开关柜内的电弧等的影响，故而不易受干扰。另外，光纤本身不导电，不易导致高压开关柜漏电，从而确保了光纤测温终端主机的安全，故而其可靠性较高。
所述数据集中器还经RS-485总线、或以太网或局域网与用于接收无线测温模块发出的无线监测信息的无线温度监测报警装置相连，从而实现无线温度监测，以解决特殊场合不能布线的情况。
本发明具有积极的效果：(1)本发明中，光纤温度监测报警装置和剩余电流式电气火灾监控探测器分别用于监测电力设备的温度信息和各回路的剩余电流的信息，数据集中器经以太网或局域网分别接收来自光纤温度监测报警装置和剩余电流式电气火灾监控探测器的监测信息并在处理后上传至报警监控主机，由报警监控主机实时显示电力设备是否过热和回路中剩余电流是否超限，并在发生异常时及时报警。(2)本发明的剩余电流式电气火灾监控探测器集过电流、剩余电流、预警、报警、控制及通讯等多种功能于一体，且具有智能化分析能力的新型电气安全设备。当供电设备发生电气事故时，监控探测器能发出报警声，及时提醒工作人员检查故障，排除可能发生的电气隐患，防止事故发生。(3)本发明的剩余电流式电气火灾监控探测器适用于地铁、机场、公众文化娱乐场所、酒店宾馆、学校、文物保护单位等场所的用电安全保护。既可以为相对独立的用电区域作保护而单独安装，也可以和测温系统联网组成全方位电力设备安全监控系统。(4)本发明的剩余电流式电气火灾监控探测器，能够实现实时监测受控回路三相电流、剩余电流等运行参数，并实时显示。能够探测回路的三相电流、剩余电流，如果越限，则发出声光信号报警，能在规定时间内切断供电回路(也可以设置为不切断)，以保证安全用电。具有预警功能，当受控回路中的三相电流、剩余电流达到事先设定的预警值时，只发出预警光信号。使操作人员可以及时处理配电主回路的异常情况，减少不必要的跳闸与避免故障的发生。通过CAN或RS-485总线可以与上位机进行组网通讯，实现远程维管理、维护、控制，例如：通过CAN或RS-485总线进行远程设定。RS-232通讯接口提供现场维护功能，例如：通过RS-232用笔记本电脑进行本地维护设定，设置各种运行参数。(5)本发明中，温度监测报警装置(包括光纤式和无线式)连续监测设备接点的运行温度，可确定触点接头处的过热程度，当发生超温时，发出报警指示。温度传感器被安装到设备内的带电部位上(如断路器及刀闸的上下接口处)，监测仪主机的数字面板表显示出每个带电触头的温度值，并可将温度值通过RS-485接口传到上位计算机作进一步处理，实现设备温度的集中监测。(6)本发明中，剩余电流监控探测器实时监测受控回路三相电流、剩余电流等运行参数，集过电流、剩余电流、预警、报警、控制及通讯等多种功能于一体，且具有智能化分析能力的新型电气安全设备。当供电设备发生电气事故时，探测控制器能发出报警声及时提醒工作人员检查故障，排除可能发生的电气隐患，防止事故发生。(7)本发明的电气火灾监控系统可应用于地铁、变电站、电厂、电缆、隧道、供热管道、油气管道等场合，特别是地铁的1500V直流开关、整流系统和车站400V重要负荷的设备安全监测。如用于监测高低压输电线缆及母线接头温度、高低压(500KV-380V)开关触点温度、输油管道温度及石油化工工艺点温度和干式变压器/油式变压器温度监测。
附图说明
图1为实施例中的电气火灾监控系统的结构框图。
图2为实施例中的剩余电流式电气火灾监控探测器的结构框图。
图3为实施例中的电流信号采集单元与三相电流互感器和剩余电流互感器相连的电路框图。
图4为实施例中的光纤温度监测报警装置的电路框图。
图5为实施例中的无线测温模块的电路框图。
图6为实施例中的无线数据中继器的电路框图。
图7为实施例中的无线温度监测报警装置的电路框图。
图8为实施例中的报警监控主机的电路框图。
具体实施方式
见图1-8，本实施例的电气火灾监控系统包括：光纤温度监测报警装置8、剩余电流式电气火灾监控探测器5和报警监控主机2；还包括经以太网或局域网分别接收来自光纤温度监测报警装置8和剩余电流式电气火灾监控探测器5的监控信息并上传至报警监控主机2的数据集中器4；所述报警监控主机2通过以太网或局域网或GPRS无线网络与监控工作站1实时通讯。
所述数据集中器4还经以太网或局域网与用于接收无线测温模块9发出的无线监测信息的无线温度监测报警装置7相连。
无线测温模块9与无线温度监测报警装置7之间通过无线数据中继器6进行远程无线通讯；该无线数据中继器6包括：用于接收所述无线监测信息的第三无线收发电路13、与第三无线收发电路13相连的逻辑控制及功放电路12、以及与逻辑控制及功放电路12相连的用于以较大功率发射所述无线监测信息的第四无线收发电路14；逻辑控制及功放电路12连接有用于设定逻辑控制及功放电路12工作模式的第二键盘输入电路17。
所述光纤温度监测报警装置8包括：由感温石英晶体构成的第一温度传感器8-1、与第一温度传感器8-1的温度信号输出端相连的单片机控制电路8-2、与单片机控制电路8-2的温度信号输出端相连的用于将数字信号转换为光信号相连的光纤调制器8-3，光纤调制器8-3采用具有保护套的多模光纤11(保护套起到保护目的，使其不易受磨损；采用多模光纤，可确保光信号通讯的通畅，使用时即便存在某一根或若干根光纤出现问题，也不影响光信号的传输。)与所述以太网或局域网相连或直接与数据集中器4相连；第一温度传感器8-1该设于配电室进线柜断路器的上下接口处、三级负荷进线开关断路器的上下接口处、风机回路断路器的上下接口处、冷水机组回路的上下接口处或开关柜内的带电触头上。
所述无线测温模块9包括：第二温度传感器9-1、与第二温度传感器9-1的温度信号输出端相连的适于定时激活工作的第一逻辑控制电路9-2、与第一逻辑控制电路9-2的温度信号输出及收发控制端相连的用于将温度信号转换为无线信号的第一无线收发电路9-3、以及与第一逻辑控制电路9-2相连的电池供电电路9-4。第二温度传感器9-1设于配电室进线柜断路器的上下接口处、三级负荷进线开关断路器的上下接口处、风机回路断路器的上下接口处、冷水机组回路的上下接口处或开关柜内的带电触头上。为方便无线测温模块9的安装，其使用电池供电。
所述第一逻辑控制电路9-2适于定时激活工作，并控制所述第二温度传感器9-1和第一无线收发电路9-3定时激活工作，所述定时激活的时间间隔为25-75s，以降低功耗，从而延长电池的使用寿命。
所述无线温度监测报警装置7包括：第二无线收发电路7-2、与第二无线收发电路7-2相连的无线交互控制单元7-3、与无线交互控制单元7-3的数据输出端相连的用于判断所述第二温度传感器9-1所测温度是否超过预警值或报警值的中央控制电路7-1；中央控制电路7-1的温度信号输出端经通讯接口7-6通过以太网或局域网或GPRS无线网络与所述监控工作站1实时通讯；中央控制电路7-1的温度显示输出端连接有用于实时显示温度值的显示电路7-5；中央控制电路7-1的控制输入端连接有用于输入无线收发的频点和与所述第一逻辑控制电路9-2相关联的地址表的第一键盘输入电路7-4。
所述剩余电流式电气火灾监控探测器5包括：中央控制单元5-6，与中央控制单元5-6的电流信号输入端相连的用于实时监测受控回路的三相电流信号和剩余电流信号的电流信号采集单元5-5，与中央控制单元5-6相连的用于实时显示三相电流值、剩余电流值、预警信息和报警信息的液晶屏5-1，与中央控制单元5-6相连的用于连接设于所述受控回路中的保护器的控制输出接口5-4、与中央控制单元5-6相连的用于实现自检和复位功能的键盘5-2。键盘5-2包括：①试验按键：它是试验探测器是否正常工作，按下后所有指示灯都会点亮，并有继电器吸合声音和扬声器短暂的声音，同时液晶显示屏上显示“自检完成”或“自检失败”字样，试验完成后自动恢复到正常使用状态。②消音按键：按下此键，可消除正在报警中的声音，在下一次发生报警时，还会自动触发声音报警。③复位按键：复位探测器，该过程不会改变参数设置内容。④四个方向键及OK键：翻屏或进行参数设定和修改等。
所述中央控制单元5-6连接有用于连接监控工作站1的通讯接口5-4和用于在所述三相电流值、剩余电流值分别达到相应的预设值时进行提示的LED指示及语音报警电路5-3；电流信号采集单元5-5具有用于连接三相电流互感器和剩余电流互感器的电流信号输入端。其中，LED指示灯电路的功能：①电源指示灯：显示探测控制器是否接通电源，通电后应为绿色常亮状态。②运行指示灯：显示探测控制器是否正常运行，正常运行时应为绿色闪烁状态，间隔时间约为1秒。③通讯指示灯：探测器显示板与主控板之间通讯是否正常，正常应为绿色闪烁状态。④预警指示灯：当发生预警事件时，表现为黄色常亮状态，提醒工作人员及时检查故障，排除可能发生的电气隐患。⑤报警指示灯：当发生报警事件时，表现为红色常亮状态，同时发出报警音，这表示用电线路中出现超负载情况，提醒工作人员及时解决处理。⑥脱扣指示灯：当设置为脱扣状态，发生报警事件时，继电器动作脱扣指示灯为红色常亮状态。
液晶屏5-1实时显示三相工作电流值，当工作电流值达到预警报警，会自动跳转到“预警报警”窗口，并提示预警、报警信息，如果是预警相应的预警灯会点亮，如果是报警相应的报警灯会点亮并伴有声音报警。液晶屏还实时显示剩余电流值，当工作电流值达到预警报警，“预警报警”窗口会提示预警、报警信息，如果是预警相应的预警灯会点亮，如果是报警相应的报警灯会点亮并伴有声音报警。
所述数据集中器4包括：通过光纤11与光纤温度监测报警装置8相连的光纤解调器4-3、与光纤解调器4-3的数据输出端相连的中央控制器4-1、中央控制器4-1相连的LCD显示器4-2和报警输出电路4-4。
报警监控主机2包括：中央控制模块2-1、与中央控制模块2-1相连的用于通过光纤连接测温式电气火灾探测器和剩余电流式电气火灾探测器的总线接口2-6、以及用于连接监控工作站的通讯接口2-4；所述中央控制模块2-1还连接有用于实时显示测温式电气火灾探测器测得的三相电流、剩余电流式电气火灾探测器测得的剩余电流的液晶屏2-2；所述中央控制模块2-1还连接有用于打印所述三相电流和剩余电流的历史数据的打印机2-3；所述光纤为具有保护套的多模光纤；所述中央控制模块2-1还连接有用于在所述三相电流或剩余电流超限时报警或预警的报警单元2-7。
所述保护器(即断路器)采用延时为0.4s的延时型保护器，用于消除因中频、高频、变频设备引起的保护器误动作。
为方便光纤温度监测报警装置8的安装，其使用电池供电。所述单片机控制电路8-2适于定时激活工作，单片机控制电路8-2激活工作后，控制第一温度传感器8-1开始温度测量并在获取温度信号后，单片机控制电路8-2激活光纤调制器8-3工作，以降低功耗，从而延长电池的使用寿命，方便了维护等工作；所述定时激活的时间间隔为25-75s。
数据集中器4也可以是通过RS-485总线从以太网或局域网络接入，然后将信号直接发给监控主机2或直接发给监控工作站1。
Claims (10)
1.一种电气火灾监控系统，其特征在于包括：光纤温度监测报警装置(8)、剩余电流式电气火灾监控探测器(5)和报警监控主机(2)；还包括经以太网或局域网分别接收来自光纤温度监测报警装置(8)和剩余电流式电气火灾监控探测器(5)的监控信息并上传至报警监控主机(2)的数据集中器(4)；所述报警监控主机(2)通过以太网或局域网或GPRS无线网络与监控工作站(1)实时通讯。
2.根据权利要求1所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述数据集中器(4)还经以太网或局域网与用于接收无线测温模块(9)发出的无线监测信息的无线温度监测报警装置(7)相连。
3.根据权利要求2所述的电气火灾监控系统，其特征在于：无线测温模块(9)与无线温度监测报警装置(7)之间通过无线数据中继器(6)进行远程无线通讯；该无线数据中继器(6)包括：用于接收所述无线监测信息的第三无线收发电路(13)、与第三无线收发电路(13)相连的逻辑控制及功放电路(12)、以及与逻辑控制及功放电路(12)相连的用于以较大功率发射所述无线监测信息的第四无线收发电路(14)；逻辑控制及功放电路(12)连接有用于设定逻辑控制及功放电路(12)工作模式的第二键盘输入电路(17)。
4.根据权利要求3所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述光纤温度监测报警装置(8)包括：由感温石英晶体构成的第一温度传感器(8-1)、与第一温度传感器(8-1)的温度信号输出端相连的单片机控制电路(8-2)、与单片机控制电路(8-2)的温度信号输出端相连的用于将数字信号转换为光信号相连的光纤调制器(8-3)，光纤调制器(8-3)采用具有保护套的多模光纤(11)与所述以太网或局域网相连或直接与数据集中器(4)相连；第一温度传感器(8-1)该设于配电室进线柜断路器的上下接口处、三级负荷进线开关断路器的上下接口处、风机回路断路器的上下接口处、冷水机组回路的上下接口处或开关柜内的带电触头上。
5.根据权利要求2所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述无线测温模块(9)包括：第二温度传感器(9-1)、与第二温度传感器(9-1)的温度信号输出端相连的适于定时激活工作的第一逻辑控制电路(9-2)、与第一逻辑控制电路(9-2)的温度信号输出及收发控制端相连的用于将温度信号转换为无线信号的第一无线收发电路(9-3)、以及与第一逻辑控制电路(9-2)相连的电池供电电路(9-4)；
所述第一逻辑控制电路(9-2)适于定时激活工作，并控制所述第二温度传感器(9-1)和第一无线收发电路(9-3)定时激活工作，所述定时激活的时间间隔为25-75s；
所述无线温度监测报警装置(7)包括：第二无线收发电路(7-2)、与第二无线收发电路(7-2)相连的无线交互控制单元(7-3)、与无线交互控制单元(7-3)的数据输出端相连的用于判断所述第二温度传感器(9-1)所测温度是否超过预警值或报警值的中央控制电路(7-1)；中央控制电路(7-1)的温度信号输出端经通讯接口(7-6)通过以太网或局域网或GPRS无线网络与所述监控工作站(1)实时通讯；中央控制电路(7-1)的温度显示输出端连接有用于实时显示温度值的显示电路(7-5)；中央控制电路(7-1)的控制输入端连接有用于输入无线收发的频点和与所述第一逻辑控制电路(9-2)相关联的地址表的第一键盘输入电路(7-4)。
6.根据权利要求1所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述剩余电流式电气火灾监控探测器(5)包括：中央控制单元(5-6)，与中央控制单元(5-6)的电流信号输入端相连的用于实时监测受控回路的三相电流信号和剩余电流信号的电流信号采集单元(5-5)，与中央控制单元(5-6)相连的用于实时显示三相电流值、剩余电流值、预警信息和报警信息的液晶屏(5-1)，与中央控制单元(5-6)相连的用于连接设于所述受控回路中的保护器的控制输出接口(5-4)、与中央控制单元(5-6)相连的用于实现自检和复位功能的键盘(5-2)。
7.根据权利要求1所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述数据集中器(4)包括：光纤解调器(4-3)、与光纤解调器(4-3)的数据输出端相连的中央控制器(4-1)、中央控制器(4-1)相连的LCD显示器(4-2)和报警输出电路(4-4)；
报警监控主机(2)包括：中央控制模块(2-1)、与中央控制模块(2-1)相连的用于通过光纤连接测温式电气火灾探测器和剩余电流式电气火灾探测器的总线接口(2-6)、以及用于连接监控工作站的通讯接口(2-4)；所述中央控制模块(2-1)还连接有用于实时显示测温式电气火灾探测器测得的三相电流、剩余电流式电气火灾探测器测得的剩余电流的液晶屏(2-2)；所述中央控制模块(2-1)还连接有用于打印所述三相电流和剩余电流的历史数据的打印机(2-3)；所述光纤为具有保护套的多模光纤；所述中央控制模块(2-1)还连接有用于在所述三相电流或剩余电流超限时报警或预警的报警单元(2-7)。
8.根据权利要求6所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述中央控制单元(5-6)连接有用于连接监控工作站(1)的通讯接口(5-4)和用于在所述三相电流值、剩余电流值分别达到相应的预设值时进行提示的LED指示及语音报警电路(5-3)；电流信号采集单元(5-5)具有用于连接三相电流互感器和剩余电流互感器的电流信号输入端。
9.根据权利要求6所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述保护器采用延时为0.4s的延时型保护器。
10.根据权利要求6所述的电气火灾监控系统，其特征在于：所述单片机控制电路(8-2)适于定时激活工作，单片机控制电路(8-2)激活工作后，控制第一温度传感器(8-1)开始温度测量并在获取温度信号后，单片机控制电路(8-2)激活光纤调制器(8-3)工作；所述定时激活的时间间隔为25-75s。
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