CN102855729B - 自取电剩余电流式电气火灾监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自取电剩余电流式电气火灾监控系统，该系统包括MSP430F149型主机监控模块、剩余电流探测器、自取电无线测温模块；所述自取电无线测温模块从供电导线自取电作为电源，被测点的温度信号以无线方式传送至主机监控模块显示。剩余电流探测器能通过主机对下级终端电流探头传入的信号进行显示和智能分析处理，可判断出下级终端每只电流探头的状态，即故障、火灾报警、正常，实现温度等测量值的显示和越限报警，并能通过漏电监控主机看到具体线路的故障点，完成监控综合处理，及时消除事故隐患。本发明技术方案能够解决测温装置重复更换电池、因电池电量不足影响稳定性等问题，提升了系统的稳定性，还可有效减少污染，降低维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及输配电领域，尤其涉及一种自取电剩余电流式电气火灾监控系统，该系统具有自取电功能，提升了系统的稳定性、环保性和维护性。
背景技术
目前应用的剩余电流式电气火灾监控系统一般包括剩余电流监控器、剩余电流探测器和温度探测器。温度信号采用有线传输，在设计和操作中存在布线和多点测量的局限性，所配备的相关设备较多，成本较高；或者温度探测器随带电源，需定期更换电池，额外增加维护成本，造成污染；还容易出现后期电池电量不足，极易造成系统工作不稳定，影响测量的稳定性和准确性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自取电剩余电流式电气火灾监控系统，包括主机监控模块、剩余电流探测器、自取电无线测温模块，其特征在于：所述自取电无线测温装置包括处理器、电池模块、温度传感器、自取电装置和无线发射装置，所述自取电装置从供电导线处取得感应电压作为所述自取电无线测温模块的电源，所述电池模块作为备用电源；所述温度传感器采集的温度数据，经所述处理器处理之后通过所述无线发射装置无线传送至主机监控模块；所述主机监控模块对应设有无线接收装置用于接收所述自取电无线测温模块发出的温度信号。
在上述技术方案中，所述自取电无线测温模块的自取电装置包括电流互感器、整流电路、开关电源，所述自取电装置通过所述电流互感器从供电导线处获得感应电压，经所述整流电路和开关电源进行处理，输出3.6V电压供所述自取电无线测温模块工作。
在上述技术方案中，所述自取电无线测温模块的处理器采用MSP430F149型CPU。
在上述技术方案中，所述剩余电流探测器通过剩余电流互感器从供电导线感应剩余电流，经运算放大器的放大处理，再经A/D数模转换器将模拟信号转换成数字信号后传至所述主机监控模块进行分析和显示
在上述技术方案中，所述自取电剩余电流式电气火灾监控系统进一步包括：电源模块、晶振电路、显示模块、串行通讯模块、报警输出模块、按键、有线测温模块；所述串行通讯模块用于远程发送各种测试信号；通过所述按键能够对所述自取电剩余电流式电气火灾监控系统的工作参数进行设置；所述自取电剩余电流式电气火灾监控系统采集的剩余电流信号和温度信号能够通过所述显示模块进行显示；所述报警输出模块用于输出越限报警信号。
在上述技术方案中，所述有线测温模块包括多路温度传感器、PT100处理电路、运算放大器、A/D数模转换器；所述多路温度传感器将采集的温度信号传至PT100处理电路进行处理，经运算放大器放大、A/D数模转换器转换后传至主机监控模块。
在上述技术方案中，主机监控模块采用MSP430F149型CPU作为主处理器。
在上述技术方案中，所述主机监控模块和所述自取电无线测温模块之间的无线数据传输网络采用ZigBee网络。
在上述技术方案中，所述自取电无线测温模块监控的供电导线参数包括三相电流、零序电流、三相电压、变压器油温、短路故障检测、断线监测中的一个或多个。
在上述技术方案中，所述自取电剩余电流式电气火灾监控系统提供的保护包括：变压器保护、分闸、重合闸、轻瓦斯、重瓦斯、高温报警、超高温报警中的一个或多个。
测温模块通过设置自取电装置，无需考虑电源维护问题，自动从供电导线取电。通过设置无线收发装置，使得采集的温度信号可以无线方式传输，免去许多中间环节，解决了布线和多点测量难的问题，使得系统结构更趋简捷，可扩展性增强，显著地提高了系统的稳定性、经济性和维护性。
从上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用了供电导线取电技术、开关电源技术、计算机控制技术和无线传输技术的有机结合，实现了“安全可靠，技术适用，减少维护，节能环保”。
本发明取得了以下技术效果：
1、本发明可省去干电池，免去了因电池耗尽而要进行停电更换的问题，解决了无线测温的测量多方式供电问题，节约了维护成本，减少了污染。
2、本发明采用从供电导线自取电模式，给无线测温模块供电，直接解决了辅助电源(如蓄电池，UPS、干电池)的使用周期短和不稳定的问题，使配电设备稳定性大大增强，使用周期延长。
3、本发明采用普通高压电流互感器，没有特别技术要求，通常的高压电流互感器均可使用，大大增加了应用的普遍性和实用性。
4、本发明温度参数不仅可以有线测试，更可以采用基于ZigBee技术的无线传输，解决了布线和多点测量问题，便于系统安装和维护，节约了成本，提高了传输质量。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明系统中自取电无线测温模块的结构示意图。
图中标记：1-主机监控模块、2-备用电源模块、3-晶振电路、4-显示模块、5-串行通讯模块、6-报警输出模块、7-按键、8-无线接收器、9-无线网络、10-自取电无线测温模块、11-有线测温模块、12-剩余电流探测器、13-剩余电流互感器、14-运算放大器、15-A/D数模转换器、16-温度传感器、17-PT100处理电路、18-运算放大器、19-数模转换器、20-MSP430F149型CPU、21-复位开关、22-电池模块、23-自取电装置、24-无线发送装置、25-温度传感器。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
本发明提供一种自取电剩余电流式电气火灾监控系统，能够解决原测温模块重复更换电池、因电量不足影响稳定性等问题，提升火灾监控系统的稳定性，还可以有效减少污染，降低系统制作成本和维护成本。
本发明的整体结构如图1所示，自取电剩余电流式电气火灾监控系统由主机监控模块1、备用电源模块2、晶振电路3、显示模块4、串行通讯模块5、报警输出模块6、按键7、无线接收器8、自取电无线测温模块10、有线测温模块11和剩余电流探测器12组成。所述的剩余电流探测器12由剩余电流互感器13从供电导线感应剩余电流，经运算放大器14的放大处理，再经A/D数模转换器15将模拟信号转换成数字信号传至主机监控模块1进行分析和显示。所述有线测温模块11由多路温度传感器16、PT100处理电路17、运算放大器18、A/D数模转换器19组成。温度传感器16将采集的温度信号传至PT100处理电路17进行处理，经运算放大器18放大，A/D数模转换器19转换传至主机监控模块1。该主机监控模块1优选采用MSP430F149型CPU作为主处理器。
所述自取电无线测温模块10的整体结构如图2所示，由MSP430F149型CPU20、复位开关21、电池模块22、自取电装置23、无线发射装置24和温度传感器25组成。所述的自取电装置23由开关电源、整流电路和电流互感器组成。电流互感器从供压导线取得感应电压，经整流电路整流处理，再经开关电源变换输出3.6V电压作为测温模块的电源。测温模块从温度传感器采集温度，经本模块CPU处理，并将转换处理的信号无线传送至系统主机监控模块，显示被测点的温度，从而对温度和火灾实行监测。
该自取电剩余电流式电气火灾监控系统具有故障检测与监控功能：主机监控模块1通过采集剩余电流、各测点的温度及其它信号，进行内部转换，信号滤波，放大处理，将相关电气信号通过人机界面显示，利用按键控制电路对相关参数进行设定，达到故障检测的功能。同时对实时数据进行分析，判断和存储，发现有故障信号，发出分闸信号使断路器分闸，保护电力设备，并记录故障，便于电力部门查找原因。
该自取电无线测温模块采用自取电技术：自取电装置23依据互感原理和能量守恒原理，通过一次高压电流互感器从高压线路获得能量，通过滤波，整流等处理转化为供电电源给整个装置供电。自取电无线测温模块基于ZigBee技术和导线自取电技术，分别安装到高压输电线路(或者开关柜母排)上，在线测量该点温度、负荷电流(可选)、线路电压(可选)、短路故障检测(可选)、断线监测(可选)，并以无线方式将数据上传到温度显示终端，实现温度等测量值的显示和越限报警，及时消除事故隐患。由于解决了从导线电流10A起自取电问题，无线测温模块可以实现高密次、长期的双向无线通讯，用户再也不用担心电池损耗，完全实现免维护。
该自取电剩余电流式电气火灾监控系统的电气信号监测：内部采用光电耦合器，继电器等器件为当前电网预留一些开入量，用以监测如变压器油温过高报警，轻瓦斯，高温，超高温报警等报警信号。同时预留开出量，当发现有报警信号时，在分闸的同时，开出量节点可发出报警信号。
本发明还采用开关电源技术，直接通过一次高压电流互感器从高压线路互感获得能源为监控系统供电，同时采用滤波，运放，A/D采样等技术采集高压电气参数，监测当前电网的相关参数，如三相电流，零序电流，变压器油温等，并实现三段式保护，变压器保护，分闸，重合闸，轻瓦斯，重瓦斯，高温报警，超高温报警等保护功能。
以上对发明实施例所提供的自取电剩余电流式电气火灾监控系统进行了详细介绍，本文应用了具体个例对本发明的结构、原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种自取电剩余电流式电气火灾监控系统，包括主机监控模块、备用电源模块、晶振电路、显示模块、串行通讯模块、报警输出模块、按键、无线接收器、有线测温模块、剩余电流探测器、自取电无线测温模块，其特征在于：
所述有线测温模块包括多路温度传感器、PT100处理电路、运算放大器、A/D数模转换器；所述多路温度传感器将采集的温度信号传至PT100处理电路进行处理，经运算放大器放大、A/D数模转换器转换后传至主机监控模块；
所述自取电无线测温模块包括处理器、电池模块、温度传感器、自取电装置和无线发射装置，所述自取电装置从供电导线处取得感应电压作为所述自取电无线测温模块的电源，所述电池模块作为备用电源；所述温度传感器采集的温度数据，经所述处理器处理之后通过所述无线发射装置无线传送至主机监控模块；所述主机监控模块对应设有无线接收装置用于接收所述自取电无线测温模块发出的温度信号；
所述串行通讯模块用于远程发送各种测试信号；通过所述按键能够对所述自取电剩余电流式电气火灾监控系统的工作参数进行设置；所述自取电剩余电流式电气火灾监控系统采集的剩余电流信号和温度信号能够通过所述显示模块进行显示；所述报警输出模块用于输出越限报警信号；
所述自取电无线测温模块的自取电装置包括电流互感器、整流电路、开关电源，所述自取电装置通过所述电流互感器从供电导线处获得感应电压，经所述整流电路和开关电源进行处理，输出3.6V电压供所述自取电无线测温模块工作；所述自取电无线测温模块的处理器采用MSP430F149型CPU。
2.根据权利要求1所述的自取电剩余电流式电气火灾监控系统，其特征在于：所述剩余电流探测器通过剩余电流互感器从供电导线感应剩余电流，经运算放大器的放大处理，再经A/D数模转换器将模拟信号转换成数字信号后传至所述主机监控模块进行分析和显示。
3.根据权利要求1所述的自取电剩余电流式电气火灾监控系统，其特征在于：主机监控模块采用MSP430F149型CPU作为主处理器。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的自取电剩余电流式电气火灾监控系统，其特征在于：所述主机监控模块和所述自取电无线测温模块之间的无线数据传输网络采用ZigBee网络。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的自取电剩余电流式电气火灾监控系统，其特征在于：所述自取电无线测温模块监控的供电导线参数包括三相电流、零序电流、三相电压、变压器油温、短路故障检测、断线监测中的一个或多个。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的自取电剩余电流式电气火灾监控系统，其特征在于：所述自取电剩余电流式电气火灾监控系统提供的保护包括：变压器保护、分闸、重合闸、轻瓦斯、重瓦斯、高温报警、超高温报警中的一个或多个。
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