CN103914017A - 室内电器安全用电监控装置及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种室内电器安全用电监控装置及其监控方法，用于对高校宿舍和实验室等在无人情况下长时间通电使用电器的安全用电监控，其核心部件是由状态监测电路和断电控制电路组成的控制模块。其中，状态监测电路实时监测室内两种状态信息，一是通过Rogowski（罗氏）线圈传感器来检测室内电源是否有持续的负载电流，二是通过热释电红外传感器来检测室内是否有人；断电控制电路根据检测到的不同状态信息选择是否动作，一是在有持续负载电流且室内有人的正常状态下，断电控制电路无需动作；二是在有持续负载电流但室内无人的电气火灾隐患源状态下，断电控制电路到达设定的延时后（允许人暂时离开室内一段时间），通过触发漏电保护器来自动切断室内总电源。

Description

室内电器安全用电监控装置及其监控方法

技术领域：

本发明涉及电气设备安全用电监控装置及其监控方法，尤其涉及一种用于高校宿舍和实验室等的室内电器安全用电监控装置及其监控方法。

背景技术：

随着社会的进步，建筑物内部各种电气线路和电气设备越来越多。据资料查询，每年由于电气线路过载、短路、绝缘材料老化等原因，使导线或电缆的绝缘材料损坏引发的火灾中，电气火灾数约占总火灾数的30%，在公共聚集场所甚至达到46%。在日常生活中，由于人们对家用电器等电气设备的使用不当等，诱发了大量的电气火灾事故，造成了人员伤亡和重大的经济损失。为此，工程技术人员一直着力研发能预防火灾发生的系列火灾自动报警装置，通过建筑物内产生烟雾或温度升高被灵敏度较高的感烟或感温等探测器所察觉而报警，产生了积极的作用。长期以来，国内外专家学者对电气火灾的原因和电气安全监测进行了深入的研究，由于电气火灾隐患具有一定的隐蔽性和潜伏期，肉眼检查往往难以发现。根据电气设施在运行过程中热辐射、声发射、电磁发射等现代物理学知识，漏电火灾报警装置在日本已有至少40多年的应用历史，在我国类似的电气火灾监控系统已在10多年前的配电系统中开始使用。目前，国内对电气火灾隐患的实时检测预防尚处于发展期，采用国际先进的高新技术仪器设备，结合传统的检测方法对电气设施进行全方位量化监测的新产品越来越多，能比较准确地监测电气火灾隐患的位置，并通过有效的整改措施避免了大量电气火灾事故的发生。

然而，国内研发的各种电气安全监测装置存在“重大轻小”的现象，应用百度等网络检索工具可以查到大量应用于重要工业领域的电气安全监测装置，但查不到对高校实验室或宿舍忘记了切断电源类电气火灾隐患的室内电器安全监控装置产品，这说明对高校实验室或宿舍的电气火灾隐患的安全监控还没有得到人们的高度重视，研发出适用于高校宿舍和实验室等的室内电器安全用电监控装置具有重要的推广应用价值。在高校宿舍和实验室因学生违章用电和使用电器不当而产生的电气火灾隐患普遍存在，经常有在无人情况下长时间通电使用电气设备的违规现象，对此类安全用问题尚缺乏有效的监控措施，市场上还没有适用于对高校宿舍和实验室等的室内电器安全用电监控装置。长期以来，高校宿舍和实验室也频发火灾，除了由于使用明火不慎、化学实验时不按操作规程实验等原因外，大多数是电气火灾。南京某高校曾发生几十间房屋被烧毁的火灾事故，原因是使用了“热得快”，户外断电后不久又重合闸，此时人已离开了宿舍而引发了此严重的火灾。目前，高校宿舍和实验室中可使用的电烙铁、热得快、电取暖器、电热毯、台灯、电水杯、充电器等常用电器一应俱全，个别宿舍和实验场地还随处可见拖拉出来的接线板和插头，电气火灾的安全隐患丛生。当学生在电器使用完毕或因突然停电，人离开而忘记了切断电源，如未能实时监测类似的潜在电气火灾隐患并及时切断室内总电源，就极有可能酿成电气火灾事故。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容：

本发明提供一种能对高校宿舍和实验室等存在的电气火灾隐患源进行实时检测，并自动切断总电源的室内电器安全用电监控装置及其监控方法，能实时监控高校宿舍和实验室的电气火灾隐患源，以避免因室内电器在无人状态下长期通电运行而引发的电气火灾事故。

本发明采用如下技术方案：一种室内电器安全用电监控装置，包括接入到室内电源线路中的控制模块、环绕于室内电源系统进线上的罗氏线圈、安装于室内的热释电红外传感器，其特征在于：所述控制模块由状态监测电路和断电控制电路组成，所述状态监测电路设有两个控制输入信号，所述断电控制电路设有一个控制输出信号，所述两个控制输入信号来自罗氏线圈和热释电红外传感器输出的两种室内状态实时监测控制输入信号，所述控制输出信号通过对控制输入信号判断做出是否要切断室内总电源。

所述罗氏线圈为采用塑料圆环作骨架、漆包铜线为绕线的空心线圈。

所述罗氏线圈与被测电源线路相间隔开，通过被测电源电流所产生的磁场变化而感应出相应的电势，其输出电压正比于被测电流的变化率。

本发明还采用如下技术方案：一种室内电器安全用电监控装置的监控方法，其包括如下步骤：

步骤一：通过罗氏线圈来检测室内电源是否有持续的负载电流，以及通过热释电红外传感器来检测室内是否有人；

步骤二：断电控制电路根据检测到的不同状态信息选择是否动作，一是在有持续负载电流且室内有人的正常状态下，断电控制电路无需动作；二是在有持续负载电流但室内无人的电气火灾隐患源状态下，断电控制电路到达设定的延时后，通过触发漏电保护器来自动切断室内总电源。

本发明具有如下有益效果：通过对高校宿舍和实验室等存在的电气火灾隐患源进行实时检测，并自动切断总电源，进而避免因室内电器在无人状态下长期通电运行而引发的电气火灾事故。

附图说明：

图1为本发明室内电器安全用电监控装置的装置图。

图2为现有高校宿舍或实验室的电源系统配置示意图。

图3为本发明室内电器安全用电监控装置的安装结构图。

图4为本发明室内电器安全用电监控装置的断电控制示意图。

具体实施方式：

本发明室内电器安全用电监控装置包括接入到室内电路中的控制模块、环绕于室内电源系统进线上的罗氏线圈，以及安装于室内的热释电红外传感器，如图1所示。控制模块内设关键的状态监测电路和断电控制电路，有两个控制输入信号和一个控制输出信号，分别是来自罗氏线圈和热释电红外传感器输出的两种室内状态实时监测控制输入信号，以及根据上述控制输入信号做出的是否切断室内总电源的控制输出信号。

本发明室内电器安全用电监控装置通过罗氏线圈用来检测室内电源是否有持续的负载电流，通过热释电红外传感器来检测室内是否有人。断电控制电路根据检测到得不同状态选择是否动作：一是有负载电流且室内有人，属正常状态，断电控制电路无需动作；二是有持续负载电流但室内无人，属于存在电气火灾隐患源状态，断电控制电路在到达一定的延时后动作，自动切断室内总电源。

本发明室内电器安全用电监控装置中的罗氏线圈是采用塑料圆环作骨架、漆包铜线为绕线的空心线圈，是一特殊结构的检测电流传感元件。它既能测量微弱电流，又能测量大电流，具有灵敏度高、制作方法简易、不饱和、成本低、线圈体积不变、柔性等优点，方便安置在任何需要测量的地方，无需跟测量源直接连接。目前，高校宿舍或实验室一般均采用如图2所示的电源系统配置线路，罗氏线圈在使用时直接套在室内电源系统的出线上，如图3所示，与被测电源线路相间隔开，不存在直接电的联系。通过被测电源电流所产生的磁场变化而感应出相应的电势，其输出电压正比于被测电流的变化率，不受被测室内电源负荷大小的限制。

针对使用电器完毕或停电而人离开了宿舍或实验室但未切断电源类的电气火灾隐患源，通过罗氏线圈检测室内是否有持续的负载电流，以及应用热释电红外传感器检测室内是否有人的组合式监测模块，为决定是否要及时切断室内总电源提供可靠的控制信号。

控制模块为针对检测到的室内有持续负载电流和室内无人的电气火灾隐患源，到达根据设定的延时时间后，根据组合式监测模块提供的断电控制信号来驱动断电控制电路使室内总电源自动跳闸断电。

控制模块中的断电控制器电路，在需要动作时，通过输出一“漏电”电流来触发漏电保护器的脱扣器动作，推动空气开关跳闸，从而实现室内总电源的自动切断功能。具体的实现方法是在如图4所示的漏电保护器N进线和L出线处，安装一与限流电阻R2串联的常开触点K2。在正常工作状态下，在漏电保护器互感器中往返的电流大小相等、方向相反、正负相互抵消，由于一次线圈中没有剩余电流，所以不会感应二次线圈，漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行；在存在室内电气火灾隐患源状态下，断电控制电路在到达设定的延时后，通过接通外加的触点K2，人为产生一“漏电”电流（不经过漏电保护器中的电流互感器），致使互感器中流入、流出的电流出现了不平衡（电流矢量之和不为零），从而导致一次线圈中产生剩余电流，并感应二次线圈，当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时，自动开关就会脱扣，切断电源。

本发明室内电器安全用电监控装置的监控方法具体包括如下步骤：

步骤一：通过罗氏线圈来检测室内电源是否有持续的负载电流，以及通过热释电红外传感器来检测室内是否有人；

步骤二：断电控制电路根据检测到的不同状态信息选择是否动作，一是在有持续负载电流且室内有人的正常状态下，断电控制电路无需动作；二是在有持续负载电流但室内无人的电气火灾隐患源状态下，断电控制电路到达设定的延时后，通过触发漏电保护器来自动切断室内总电源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种室内电器安全用电监控装置，包括接入到室内电源线路中的控制模块、环绕于室内电源系统进线上的罗氏线圈、安装于室内的热释电红外传感器，其特征在于：所述控制模块由状态监测电路和断电控制电路组成，所述状态监测电路设有两个控制输入信号，所述断电控制电路设有一个控制输出信号，所述两个控制输入信号来自罗氏线圈和热释电红外传感器输出的两种室内状态实时监测控制输入信号，所述控制输出信号通过对控制输入信号判断做出是否要切断室内总电源。

2.如权利要求1所述的室内电器安全用电监控装置，其特征在于：所述罗氏线圈为采用塑料圆环作骨架、漆包铜线为绕线的空心线圈。

3.如权利要求2所述的室内电器安全用电监控装置，其特征在于：所述罗氏线圈与被测电源线路相间隔开，通过被测电源电流所产生的磁场变化而感应出相应的电势，其输出电压正比于被测电流的变化率。

4.一种如权利要求1所述的室内电器安全用电监控装置的监控方法，其特征在于：

步骤一：通过罗氏线圈来检测室内电源是否有持续的负载电流，以及通过热释电红外传感器来检测室内是否有人；

步骤二：断电控制电路根据检测到的不同状态信息选择是否动作，一是在有持续负载电流且室内有人的正常状态下，断电控制电路无需动作；二是在有持续负载电流但室内无人的电气火灾隐患源状态下，断电控制电路到达设定的延时后，通过触发漏电保护器来自动切断室内总电源。