CN106159876B - 电气防火限流式保护器及故障电流检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电气防火限流式保护器及故障电流检测方法。该电气防火限流式保护器包括电流互感器、电流采样电路、电压过零比较电路、声光报警、RS485通讯电路、电源模块和功率开关（IGBT）。该保护器和故障电流检测方法通过预测故障电流峰值，提前判断出故障类型，从而在短路电流峰值达到之前就已限流控制，使短路故障发生处不产生电弧，并且对线路上的电气设备起到保护作用，同时有效避免火灾发生导致经济损失。

Description

电气防火限流式保护器及故障电流检测方法

技术领域

本发明涉及电气火灾限流式保护装置及故障电流检测方法。

背景技术

传统上使用断路器作为电气防火限流保护，在短路故障发生时，该断路器切断时间长，电气设备受到冲击大，严重情况下会引起线路上电线温度高或燃烧起火，引发电气火灾。

目前，现有固态开关已解决以上问题，其切断时间快，不产生电弧，但该装置都是在故障电流达到一定的阀值才进行限流保护，其已对电气设备造成一定的程度的影响,不能提前预测电气火灾的发生，以最大限度减少电气设备破坏。

发明内容

为克服上述缺陷，在很大程度上避免短路电流对电气设备的冲击，同时避免因短路而引起的火灾发生，提出如下发明：

一种电气防火限流式保护器预测故障电流的方法，主要包括以下步骤：

第一步，检测配电系统电流大小，设定突变阀值，计算当前采样电流与前一个采样电流的差值，记为第一次计算出的差值，如果所计算的差值超出突变阀值，则继续采集当前采样电流值后面若干个电流采样值，并依次计算两相邻采样电流值的差值，获得若干个电流差值，然后将其分别与第一次计算出的差值进行极性比较，如果极性相同，并且所述若干个电流差值的平均值大于或等于第一次计算出的差值，则确定为电流突变，认为线路上的电流异常；

第二步，当确定为发生电流异常后，再继续对配电系统的电流进行采样，计算出两相邻采样电流的差值，并与突变阈值进行比较，当差值小于突变阀值时，或者与第一步中第一次计算出的差值极性不同，则最后一个电流采样点为突变稳定点，利用该突变稳定点的电流值和相位，以及电流正弦函数预测异常电流峰值；

第三步，设定异常电流的阀值，与第二步预测的异常电流峰值比较，如果异常电流峰值大于异常电流的阀值，则判断为短路故障，对线路上电流快速限流，并发出声光报警。

附图说明

图1为根据本发明的电气防火限流式保护器的硬件框图。

图2 为根据本发明的电气防火限流式保护器程序流程图。

具体实施方式

如图1所示为电气防火限流式保护器的硬件框图，该保护器包括电流互感器、电源电路、电流采集电路、功率开关、微处理器、电压过零比较电路、声光报警电路和RS485接口。其中该保护器的进线端连接配电系统的火线和零线，一方面为电气防火限流式保护器提供电源，另一方面为负载提供电源，通过功率开关（IGBT器件）引出该保护器的出线端，出线端连接负载。上述电源电路的连接配电系统的火线和零线，为微处理器提供电源。配电系统火线穿过电流互感器，由电流互感器感应出电流接入到电流采集电路。由电压过零比较电路检测出交流电过零点，标记交流电的起始位置，进而可以确定出故障电流的相位信息，用于故障电流峰值预测计算。由于采用预测故障电流峰值，提前判断出线路故障类型，在短路电流还没达到对电气设备产生影响前，微处理器控制功率开关（IGBT）对线路上电流限流，并发出声光报警，极大程度上避免了短路电流对电气设备的冲击，同时线路上没有拉弧，不会因短路而引起的火灾发生。该保护器与计算机通过RS485接口连接，实现远程设置和集中显示，并快速指示出故障位置、分析出故障类型，便于用户及时了解配电系统故障状态，从而有效避免火灾发生。

如图2所示为电气防火限流式保护器的程序流程图，实现对电气火灾预测，提前进行限流保护。其包括以下步骤：

第一步，电流突变识别。检测配电系统电流大小，设定突变阀值，计算出当前采样电流与前一个采样电流的差值，记为第一次计算出的差值，如果所计算的差值超出突变阀值，则继续采集当前采样电流值后面若干个电流采样值，并依次计算两相邻采样电流值的差值，然后与第一次计算出的差值进行极性比较，极性相反，认为干扰信号，需按照第一步重新开始判断；如果极性相同，并且所述若干个电流差值的平均值大于或等于第一次计算出的差值，则确定定为电流突变，认为线路上的电流异常。

第二步，当确定为发生电流异常后，继续对配电系统的电流进行采样，并计算两相邻采样电流的差值，与突变阈值进行比较，当差值小于突变阀值，或者与第一步中第一次计算出的差值极性不同，则认为已找到电流异常过程中最后那个电流采样点，即突变稳定点。确定突变稳定点后，利用该突变稳定点的电流值和相位，以及电流正弦函数I=I_Msin（ωt+φ）预测异常电流峰值。

第三步，确定异常电流的故障类型。设定异常电流的阀值，与第二步预测的异常电流峰值比较，如果异常电流峰值大于异常电流阀值，判断为短路故障，则由微处理器发出控制命令，由功率开关（IGBT）对线路上电流快速限流，并发出声光报警。

Claims (1)

1.一种电气防火限流式保护器预测故障电流的方法，主要包括以下步骤：

第一步，检测配电系统电流大小，设定突变阀值，计算当前采样电流与前一个采样电流的差值，记为第一次计算出的差值，如果所计算的差值超出突变阀值，则继续采集当前采样电流值后面若干个电流采样值，并依次计算两相邻采样电流值的差值，获得若干个电流差值，然后将其分别与第一次计算出的差值进行极性比较，如果极性相同，并且所述若干个电流差值的平均值大于或等于第一次计算出的差值，则确定定为电流突变，认为线路上的电流异常；

第二步，当确定为发生电流异常后，再继续对配电系统的电流进行采样，计算出两相邻采样电流的差值，并与突变阈值进行比较，当差值小于突变阀值时，或者与第一步中第一次计算出的差值极性不同，则最后一个电流采样点为突变稳定点，利用该突变稳定点的电流值和相位，以及电流正弦函数预测异常电流峰值；

第三步，设定异常电流的阀值，与第二步预测的异常电流峰值比较，如果异常电流峰值大于异常电流的阀值，则判断为短路故障，对线路上电流快速限流，并发出声光报警。