CN104658163A - 一种电能计量终端及电气火灾监控方法 - Google Patents

一种电能计量终端及电气火灾监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电能计量终端和电气火灾监控的方法，包括：采样单元、判断单元和处理单元；其中，采样单元，用于通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；判断单元，用于根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；处理单元，用于根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。本发明通过在电能计量终端集成火灾监控功能，预防了电气火灾的发生；对已发生火灾，通过及时的电路通断处理，大大降低了电气火灾的蔓延速度，同时为消防灭火提供了救援工作的安全保障，避免了消防灭火过程中触电事件。

Description

一种电能计量终端及电气火灾监控方法
技术领域
本发明涉及电气火灾监控技术，尤指一种电能计量终端及电气火灾监控方法。
背景技术
电气火灾监控属于先期预报警系统，与传统火灾自动报警系统不同的是，电气火灾监控系统早期报警是为了避免损失，而传统火灾自动报警系统是为了减少损失。电气火灾与传统火灾，通常同时存在，相互影响。建筑物火灾频频发生，会给国家和人民生命财产造成巨大损失。而电气故障引发的火灾次数和电气火灾造成的损失占各类火灾的首位。
火灾发生的时候，为了保证救火的安全，一般要求着火的建筑立即断电。断电操作可以是系统自动断电，也可以采用人工断电。这取决于建筑是否设置自动断电装置，一般情况下，民用建筑内不设置自动断电装置，最多只设置消防(火警)报警系统，在火灾发生时，报警系统发出报警信号由值班人员进行断电操作。没有报警系统的建筑，救火时，消防人员也将通知有关人员进行断电操作。这种传统的方式不能及时有效地自动切断电源、控制防止火势蔓延，同时给消防灭火带来障碍，极易引起触电事故，严重威胁着人民生命及财产安全。
电网安全也是电力系统维护和最终用户关心的问题，因为随着时间的推移，电缆因工作条件不一样会出现不同程度的老化现象进而产生漏电，而电缆漏电不仅能源浪费，更重要的是可能引起电气火灾并因此危及重大生命财产安全。目前的电能计量终端如智能电表，通常安装在家庭生活、商业活动场所、工厂等区域，电能计量终端仅用于对电量进行计量及上报等基本电能计量功能。现有的电气火灾的处理方法，无法对电气火灾蔓延进行及时的控制，不能及时切断电源，影响消防灭火过程的安全。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电能计量终端及电气火灾监控方法，能够实现基本电能计量的同时实现对火灾的监控，提升电气火灾判断和断电处理的及时，为预防火灾发生、防止火灾扩大、及进行安全消防灭火提供的安全保障。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种电能计量终端，其特征在于，包括：采样单元、判断单元和处理单元；其中，
采样单元，用于通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；
判断单元，用于根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；
处理单元，用于根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。
进一步地，判断单元具体用于，
对实时获取的所述负载线路上的漏电流通过模数转换为漏电流数值后，将漏电流数值与预先设置的报警阀值进行比对，当漏电流数值大于所述报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
进一步地，该电能计量终端设置于低压三相四线供电线路、或三相三线供电线路、或单相供电线路。
进一步地，该电能计量终端还包括扩展单元和扩展通信接口；其中，
扩展单元，用于通过扩展接口在电能计量终端上添加除高精度剩余电流互感器以外的可用于判断是否发生电气火灾的传感器；
扩展判断单元，用于根据扩展单元上传感器获取的信息，判断是否发生电气火灾，并将是否发生电气火灾的判断结果发送给处理单元；
扩展通信单元，用于从扩展判断单元获取所述传感器获得的用于判断是否发生电气火灾的信息并发送到主站控制中心、和/或发送发生电气火灾的判断结果到相关工作人员的通信终端、和/或发送与电气火灾相关的电气设备的通断信号，以控制相关电气设备的通断，
进行电气火灾的控制处理。
另一方面，本申请还提供一种电气火灾监控方法，包括：
通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；
根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；
根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。
进一步地，根据采样获得的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾具体包括：
对实时获取的所述负载线路上的漏电流通过模数转换为漏电流数值后，将漏电流数值与预先设置的报警阀值进行比对，当漏电流数值大于所述报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
进一步地，该方法还包括：通过扩展接口在电能计量终端上添加除高精度剩余电流互感器以外的可用于判断是否发生电气火灾的传感器，获取所述传感器获得的用于判断是否发生电气火灾的信息，用于判断是否发生电气火灾。
进一步地，该方法还包括：
将用于判断是否发生电气火灾的信息或判断发生电气火灾的信息发送到主站控制中心、和/或相关工作人员的通信终端，以进行电气火灾的控制处理。
进一步地，该方法还包括：
根据判断发生电气火灾的信息，发送与电气火灾相关的电气设备的断开信号，进行相关电气设备的断开控制，进行电气火灾的控制处理。
与现有技术相比，本申请技术方案包括：采样单元、判断单元和处理单元；其中，采样单元，用于通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；判断单元，用于根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；处理单元，用于根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。本发明通过在电能计量终端集成火灾监控功能，预防了电气火灾的发生；对已发生火灾，通过及时的电路通断处理，大大降低了电气火灾的蔓延速度，同时为消防灭火提供了救援工作的安全保障，避免了消防灭火过程中触电事件。另外，通过扩展的通信端口，将电气火灾相关信息发送到相关部门和工作人员，可以实现电气火灾的及时反馈和处理，提高了处理电气火灾的工作效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明电能计量终端的结构框图；
图2为本发明电能计量终端的连接电路示意图；
图3为本发明电气火灾监控方法的流程图；
图4为本发明电能计量终端的结构框图；
图5是本发明电能计量终端在应用过程中的网络结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1为本发明电能计量终端的结构框图，如图1所示，包括：采样单元、判断单元和处理单元；其中，
采样单元，用于通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；这里，高精度剩余电流互感器是指具备采样剩余电流的功能的电流互感器，例如型号为AKH-0.66L剩余电流互感器；
判断单元，用于根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；
判断单元具体用于，
对实时获取的所述负载线路上的漏电流通过模数转换为漏电流数值后，将漏电流数值与预先设置的报警阀值进行比对，当漏电流数值大于所述报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
需要说明的是，高精度剩余电流互感器测量范围：10～3000mA；报警阈值的大小一般不小于20mA一般的可以取20～1000mA之间，报警阈值的参数范围，具体数值大小根据实际情况设定，优选的，可以设定为300mA；预设时长可以设定为60S，根据电气火灾所处位置和供电范围等，可以进行调整。
图2为本发明电能计量终端的连接电路示意图，如图2所示，在供电侧输入和负载侧输出之间设置高精度剩余电流互感器，实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流，通过判断单元对负载线路上的漏电流进行模数转换后，得到漏电流数值，由于是负载线路上的漏电流是实时获取的，因此模数转换的漏电流数值根据负载线路上的漏电流的变化而变化，当出现漏电流数值大于报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
本发明电能计量终端可以设置在低压三相四线供电线路、或三相三线供电线路、或单相供电线路中使用。
需要说明的是，以低压三相系统为例，当电路正常(三相线和中性线共同穿过剩余电流互感器的铁芯线圈)时，三相电路中的电流矢量和为零(Ia+Ib+Ic+In＝0)，高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流为零(Id＝0)；当任一相或中性线发生漏电时，三相电路中的电流矢量和不等于零(Ia+Ib+Ic+In≠0)，高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流(Id≠0)。根据报警阈值的设定，可以判断电路是否发生电气火灾。
处理单元，用于根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。
本发明电能计量终端还包括扩展单元和扩展通信接口；其中，
扩展单元，用于通过扩展接口在电能计量终端上添加除高精度剩余电流互感器以外的可用于判断是否发生电气火灾的传感器；这里，可用于判断是否发生电气火灾的传感器是指可以采集温度、烟雾等用于判断是否发生电气火灾信息的传感器。
扩展判断单元，用于根据扩展单元上传感器获取的信息，判断是否发生电气火灾，并将是否发生电气火灾的判断结果发送给处理单元；
扩展通信单元，用于从扩展判断单元获取所述传感器获得的用于判断是否发生电气火灾的信息并发送到主站控制中心、和/或发送发生电气火灾的判断结果到相关工作人员的通信终端、和/或发送与电气火灾相关的电气设备的通断信号，以控制相关电气设备的通断，
进行电气火灾的控制处理。
需要说明的是，扩展的通信端口主要通过扩展本地的通信连接实现，包括有线或无线部分；主要包括小无线(RF433、RF470等免费频段)、ZigBee、WiFi、PLC、RS485、M-BUS等，当然还可以通过运营商的2G、3G、4G等无线网络实现扩展。例如、当发现电气火灾时，通过ZigBee、WiFi发送控制电气相关设备开关的无线信号，实现电路的开关控制；通过运营商网络用于判断是否发生电气火灾的信息并发送到主站控制中心；通过运营商发送发生电气火灾的判断结果到相关工作人员的通信终端。
图3为本发明电气火灾监控方法的流程图，如图3所示，包括：
步骤300、通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；
步骤301、根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；
本步骤具体包括：对实时获取的所述负载线路上的漏电流通过模数转换为漏电流数值后，将漏电流数值与预先设置的报警阀值进行比对，当漏电流数值大于所述报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
步骤302、根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。
本发明方法还包括：通过扩展接口在电能计量终端上添加除高精度剩余电流互感器以外的可用于判断是否发生电气火灾的传感器，获取所述传感器获得的用于判断是否发生电气火灾的信息，用于判断是否发生电气火灾。
本发明方法还包括：
将用于判断是否发生电气火灾的信息或判断发生电气火灾的信息发送到主站控制中心、和/或相关工作人员的通信终端，以进行电气火灾的控制处理。
本发明方法还包括：
根据判断发生电气火灾的信息，发送与电气火灾相关的电气设备的断开信号，进行相关电气设备的断开控制，进行电气火灾的控制处理。
本发明方法用于低压三相四线供电线路、或三相三线供电线路、或单相供电线路上电气火灾的判断。
以下通过具体实施例对本发明电能计量终端的工作过程进行清楚详细的说明，实施例并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明电能计量终端能够实现基本的电能计量功能，可以应用在工矿企业、国家重点消防单位、商场、写字楼、机关、学校、医院、民用建筑、高档娱乐场所等领域的电气火灾监控。
图4为本发明电能计量终端的结构框图，如图4所示，包含有电能计量终端原有的计量单元、存储单元、时钟单元、电源供电、显示单元、按键单元等常规单元；其中，
计量单元，用于测量实时电压、电流、功率、功率因数、频率等，计量当前及历史有功电量、需量等。
存储单元，存储电表参数、历史电量、需量、冻结数据、负荷曲线。
时钟单元，维持系统日历时钟准确，便于实现多费率计量，同时记录事件发生时刻等。
电源单元，完成智能电表所需的直流电源供电(如市电转换为直流+3.3V、+5V、12V等)，实现掉电检测功能。
显示单元，显示实测电压、电流、功率、功率因素、频率参数，当前及历史电量、需量信息，告警信息等。
按键单元，数据的输入、显示项目查询、参数更改、手动合闸等。
本地通信单元(下行通信)、小无线(RF433、RF470等免费频段)、ZigBee、WiFi、PLC、RS485、M-BUS等通信模块，用于实现远程集抄、控制功能
为了实现电气火灾的判断，添加了采样单元、判断单元和处理单元；
采样单元，用于通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；
判断单元，用于根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；具体的，判断单元用于对实时获取的所述负载线路上的漏电流通过模数转换为漏电流数值后，将漏电流数值与预先设置的报警阀值进行比对，当漏电流数值大于所述报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
处理单元，用于根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。
为了更为及时的进行电气火灾的处理，通过扩展单元连接可温度传感器、烟雾传感器、火警探测、燃气泄漏红外探测器、门禁探测器等可用于判断是否发生电气火灾的传感器；
扩展通信单元，用于当判断发生电气火灾时，通过主站控制中心命令远程拉闸，通过电能计量终端的处理单元，可以实现自动执行断电操作，终止用户负载，有效预防电气火灾的发生或，有效控制电气火灾的蔓延。
存储单元和时钟单元根据电气火灾的监控和判断，或进行电气火灾事件的时间和处理单元的事件记录，为获取完整的电气火灾信息和后续调整分析提供重要依据。
图5是本发明电能计量终端在应用过程中的网络结构示意图，其中，电能计量终端内置了采样单元、判断单元和处理单元，如图5所示，通过电路的扩展和与主站控制中心、消防监控中心和用户终端的联网，使电气火灾的判断信息可以及时的反馈到相关部分，对电气火灾的及时处理提供技术支持。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电能计量终端，其特征在于，包括：采样单元、判断单元和处理单元；其中，
采样单元，用于通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；
判断单元，用于根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；
处理单元，用于根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。
2.根据权利要求1所述的电能计量终端，其特征在于，所述判断单元具体用于，
对实时获取的所述负载线路上的漏电流通过模数转换为漏电流数值后，将漏电流数值与预先设置的报警阀值进行比对，当漏电流数值大于所述报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
3.根据权利要求1或2所述的电能计量终端，其特征在于，该电能计量终端设置于低压三相四线供电线路、或三相三线供电线路、或单相供电线路。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电能计量终端，其特征在于，该电能计量终端还包括扩展单元和扩展通信接口；其中，
扩展单元，用于通过扩展接口在电能计量终端上添加除高精度剩余电流互感器以外的可用于判断是否发生电气火灾的传感器；
扩展判断单元，用于根据扩展单元上传感器获取的信息，判断是否发生电气火灾，并将是否发生电气火灾的判断结果发送给处理单元；
扩展通信单元，用于从扩展判断单元获取所述传感器获得的用于判断是否发生电气火灾的信息并发送到主站控制中心、和/或发送发生电气火灾的判断结果到相关工作人员的通信终端、和/或发送与电气火灾相关的电气设备的通断信号，以控制相关电气设备的通断，
进行电气火灾的控制处理。
5.一种电气火灾监控方法，其特征在于，包括：
通过高精度剩余电流互感器实时获取电能计量终端的负载线路上的漏电流；
根据实时获取的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾；
根据是否发生电气火灾的判断结果，通过预先设置的开关进行电路负荷的通断控制。
6.根据权利要求5所述的电气火灾监控方法，其特征在于，所述根据采样获得的负载线路上的漏电流判断是否发生电气火灾具体包括：
对实时获取的所述负载线路上的漏电流通过模数转换为漏电流数值后，将漏电流数值与预先设置的报警阀值进行比对，当漏电流数值大于所述报警阀值时，判断发生电气火灾预警；当预设时长内漏电流数值均大于报警阀值时，判定发生电气火灾；否则，判断未发生电气火灾。
7.根据权利要求5或6所述的电气火灾监控方法，其特征在于，该方法还包括：通过扩展接口在电能计量终端上添加除高精度剩余电流互感器以外的可用于判断是否发生电气火灾的传感器，获取所述传感器获得的用于判断是否发生电气火灾的信息，用于判断是否发生电气火灾。
8.根据权利要求7所述的电气火灾监控方法，其特征在于，该方法还包括：
将所述用于判断是否发生电气火灾的信息或判断发生电气火灾的信息发送到主站控制中心、和/或相关工作人员的通信终端，以进行电气火灾的控制处理。
9.根据权利要求7所述的电气火灾监控方法，其特征在于，该方法还包括：
根据判断发生电气火灾的信息，发送与电气火灾相关的电气设备的断开信号，进行相关电气设备的断开控制，进行电气火灾的控制处理。
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