CN106251561A - 多功能电气火灾预警系统及其预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能电气火灾预警系统，包括电气火灾后台监控系统、报警模块、能够监测零线电流、谐波和剩余电流、线路温度的电气火灾监控设备、驱动模块和控制设备；电气火灾监控设备监控电气线路工作参数，上传参数到电气火灾后台监控系统；电气火灾后台监控系统控制报警模块报警；驱动模块根据控制信号驱动控制设备。本发明还公开了一种所述多功能电气火灾预警系统的预警方法，包括获取线路参数；判断参数是否超出阈值；生成报警信号和事件记录；上传数据和事件记录；生成和上报预警、预调和补偿事件；下发控制指令，输出报警、控制和补偿信号。本发明能够全面监控电气线路运行数据从而实现火灾报警，而且功能齐全。

Description

多功能电气火灾预警系统及其预警方法

技术领域

本发明具体涉及一种多功能电气火灾预警系统及其预警方法。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，智能安防系统已经广泛应用于人们的生产和生活之中，并发挥着巨大的作用。作为智能安防系统中最重要的部分之一，电气火灾预警系统及其预警方案无疑是人们研究的重点。

但是，随着非线性负荷及新能源的大量使用，线路的谐波污染非常大（特别是3、5、7、9等奇次谐波，尤其以3次谐波为甚），三相的3次谐波（及3的倍数次谐波）由于相角呈360°的倍数的关系，在零线上不会互相抵消而会直接叠加在零线上；其次，非线性负荷导致的三相脉冲电流在零线上也不会互相抵消而会叠加在零线上；另外，由于负荷的三相不平衡（比如某一时刻），三相矢量和也不为零而叠加在零线上；以上情况都会造成零线电流过载。并且当前安规规定在零线上不允许安装过流保护装置，这样就造成了零线火灾无法控制的局面。

现有的电气火灾安全产品主要基于剩余电流和温度技术进行火灾故障后的事后报警，侧重漏电监测，监测数据单一，而且忽略了零线电流、谐波、不平衡等其他许多重要的因素，及应用这些数据实现的预测、预警、预控方法及系统；而且，传统火灾报警系统对现场设备依赖性高，需要人工干预，实时性差，起不到预防作用，也延迟了灾难救助的最佳时间。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够全面监控电气线路运行数据从而实现火灾报警、功能齐全的多功能电气火灾预警系统。

本发明的目的之二在于提供一种所述多功能电气火灾预警系统应用的预警方法。

本发明提供的这种多功能电气火灾预警系统，包括电气火灾后台监控系统和报警模块，还包括能够监测零线电流和线路温度的电气火灾监控设备、驱动模块和控制设备；所述电气火灾监控设备用于监控电气线路的相线工作参数、零线电流和电气线路的工作温度，将监测数据进行处理上传到电气火灾后台监控系统，并输出控制信号到驱动模块；电气火灾后台监控系统根据上传的数据信号控制报警模块报警，从而发出火警预警；驱动模块用于根据电气火灾监控设备发出的控制信号驱动控制设备进行动作。

所述的控制设备包括零线谐波电流阻断器（NBF）和其它补偿与控制设备；所述零线谐波电流阻断器（NBF）用于消除线路的谐波电流，从而解决谐波电流带来的各种问题。

所述的电气火灾监控设备包括相线参数采集单元，以及与控制单元连接的计量单元、零线电流采集单元、剩余电流采集单元、温度采集单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通讯单元；相线参数采集单元与计量单元连接，用于采集电气线路相线的多组参数并上传至计量单元；计量单元将相线测量数据及计量结果传输到控制单元；零线电流采集单元将采集到的零线电流数据传输到控制单元；剩余电流采集单元将采集到的剩余电流数据传输到控制单元；温度采集单元将采集到的电气线路温度数据传输到控制单元；开关量输入单元用于接收开关量的输入信号并传输到控制单元；开关量输出单元用于根据控制单元的控制逻辑输出相应的开关量控制信号；通讯单元用于将控制单元的运行数据对外进行发送。

所述的零线电流采集单元包括相线电压采集模块、零线电流输入模块、ADC模块、数据处理模块和零线全波/谐波电流输出模块；相线电压采集模块和零线电流输入模块与ADC模块连接，ADC模块的输出端依次串接数据处理模块和零线全波/谐波电流输出模块；相线电压采集模块用于采集电气线路的相线电压，零线电流输入模块用于采集零线电流，ADC模块用于将相线电压采集模块和零线电流输入模块的采集信号转换为数字量；数据处理模块采用FFT算法对采集的数据进行处理，并将处理的数据信息通过零线全波/谐波电流输出模块输出。

本发明还公开了一种所述多功能电气火灾预警系统应用的预警方法，包括如下步骤：

S1. 获取电气线路的实时运行参数；

S2. 判断步骤S1获取的电气线路运行参数是否超出阈值；

S3. 根据超出阈值的电气线路运行参数生成报警信号，并形成事件记录；

S4. 上传实时数据和事件记录给电气火灾后台监控系统；

S5. 电气火灾后台监控系统根据上传的数据和记录，分析并生成预警事件、预控事件和补偿事件信息，并将所述预警事件、预控事件和补偿事件信息继续上报上级监控系统；

S6. 电气火灾后台监控接受上级监控系统下发的控制指令，输出报警、控制和补偿信号，完成电气火灾的预警和处理。

步骤S1所述的电气线路的实时运行参数，具体包括零线电流、线路谐波、相电压、相电流、三相不平衡度、电量、温度和剩余电流。

所述的零线电流的获取，具体为采用如下步骤获取零线电流参数：

A. 获取相线的工作电压；

B. 依据A-B-C的相线先后顺序，依次判断各相相线是否有电压值；

若有电压，则以顺序在先的相线为参考采集零线电流值；

若A/B/C三相都没有电压，则以50Hz工频为基准采集零线电流；

C. 对步骤B采集的零线电流值进行FFT变换，从而得到最终的零线全波电流值和谐波电流值。

步骤S5所述的生成预警事件，具体为采用如下步骤生成预警事件：

1）根据获取的实时数据和事件记录，判断线路当前需预警的数据是否大于事先设定的预警阀值：若是，则累计时间加1；若否，则累计时间清零，并继续监控实时数据和事件记录；

2）判断累计时间是否大于事先设定的时间阈值：若是，则输出预警信号；若否，则继续监控实时数据和事件记录；

3）判断预警信号是否是谐波数据：若是，则输出NBF消谐预警信号。

本发明提供的这种多功能电气火灾预警系统，除了具备温度、剩余电流检测功能外，还能实时监测线路零线电流、谐波、三相不平衡等数据，以及功率、电能等数据；而且对零线进行全面防范，杜绝由于零线过流造成的火灾隐患；同时通过对线路的谐波检测，做到了谐波预警和谐波补偿。本发明提供的这种多功能电气火灾预警系统的预警方法，通过全面的实时数据、事件记录和控制方法，实现了对线路进行故障发生前的预测、预警、预报，故障发生时的报警与控制，故障发生后的深入分析。本发明实现了与安监、消防部门或跨区域单位的无缝链接，可对各节点线路状态进行检测、全面了解各单位电气引发火灾的安全隐患，降低了人工因素，加快了灾难救助时间。另外通过专业的分析，对存在严重电气火灾安全隐患的企业进行整改，把每年行一次的消防联合大检查，转变为实时监管监控，提前预防，降低电气引发火灾发生风险，同时也降低管理职能部门的监管成本。

附图说明

图1为本发明系统的功能模块图。

图2为本发明系统的零线电流采集单元的功能模块图。

图3为本发明方法的整体方法流程示意图。

图4为本发明方法的零线电流采集方法流程示意图。

图5为本发明方法的预警事件生成流程示意图。

具体实施方式

如图所示为本发明的系统的功能模块图：本发明提供的这种多功能电气火灾预警系统，包括电气火灾后台监控系统和报警模块，还包括能够监测零线电流和线路温度的电气火灾监控设备、驱动模块和控制设备；所述电气火灾监控设备用于监控电气线路的相线工作参数、零线电流和电气线路的工作温度，将监测数据进行处理上传到电气火灾后台监控系统，并输出控制信号到驱动模块；电气火灾后台监控系统根据上传的数据信号控制报警模块报警，从而发出火警预警；驱动模块用于根据电气火灾监控设备发出的控制信号驱动控制设备进行动作。

所述的控制设备包括零线谐波电流阻断器（NBF）和其它补偿与控制设备；所述零线谐波电流阻断器（NBF）用于消除线路的谐波电流，从而解决谐波电流带来的各种问题。

所述的电气火灾监控设备包括相线参数采集单元，以及与控制单元连接的计量单元、零线电流采集单元、剩余电流采集单元、温度采集单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通讯单元；相线参数采集单元与计量单元连接，用于采集电气线路相线的共组参数并上传至计量单元；计量单元将相线测量数据及计量结果传输到控制单元；零线电流采集单元将采集到的零线电流数据传输到控制单元；剩余电流采集单元将采集到的剩余电流数据传输到控制单元；温度采集单元将采集到的电气线路温度数据传输到控制单元；开关量输入单元用于接收开关量的输入信号并传输到控制单元；开关量输出单元用于根据控制单元的控制逻辑输出相应的开关量控制信号；通讯单元用于将控制单元的运行数据对外进行发送。

如图2所示为本发明的系统的零线电流采集单元的功能模块图；零线电流采集单元包括相线电压采集模块（比如A相电压输入模块、B相电压输入模块和C相电压输入模块）、零线电流输入模块、ADC模块、数据处理模块和零线全波/谐波电流输出模块；相线电压采集模块和零线电流输入模块与ADC模块连接，ADC模块的输出端依次串接数据处理模块和零线全波/谐波电流输出模块；相线电压采集模块用于采集电气线路的相线电压，零线电流输入模块用于采集零线电流，ADC模块用于将相线电压采集模块和零线电流输入模块的采集信号转换为数字量；数据处理模块采用FFT算法对采集的数据进行处理，并将处理的数据信息通过零线全波/谐波电流输出模块输出。

如图3所示为本发明方法的整体方法流程示意图：本发明提供的这种所述多功能电气火灾预警系统应用的预警方法，包括如下步骤：

S1. 获取电气线路的实时运行参数，具体包括零线电流、线路谐波、相电压、相电流、三相不平衡度、电量、温度和剩余电流；

而所述的零线电流的获取，具体为采用如下步骤（如图4所示）获取零线电流参数：

A. 获取相线的工作电压；

B. 依据A-B-C的相线先后顺序，依次判断各相相线是否有电压值；

若有电压，则以顺序在先的相线为参考采集零线电流值；

若A/B/C三相都没有电压，则以50Hz工频为基准采集零线电流；

C. 对步骤B采集的零线电流值进行FFT变换，从而得到最终的零线全波电流值和谐波电流值；

S2. 判断步骤S1获取的电气线路运行参数是否超出阈值；

S3. 根据超出阈值的电气线路运行参数生成报警信号，并形成事件记录；

S4. 上传实时数据和事件记录给电气火灾后台监控系统；

S5. 电气火灾后台监控系统根据上传的数据和记录，分析并生成预警事件、预控事件和补偿事件信息，并将所述预警事件、预控事件和补偿事件信息继续上报上级监控系统；

所述的生成预警事件，具体为采用如下步骤（如图5所示）生成预警事件：

1）根据获取的实时数据和事件记录，判断线路当前需预警的数据是否大于事先设定的预警阀值：若是，则累计时间加1；若否，则累计时间清零，并继续监控实时数据和事件记录；

2）判断累计时间是否大于事先设定的时间阈值：若是，则输出预警信号；若否，则继续监控实时数据和事件记录；

3）判断预警信号是否是谐波数据：若是，则输出NBF消谐预警信号

S6. 电气火灾后台监控接受上级监控系统下发的控制指令，输出报警、控制和补偿信号，完成电气火灾的预警和处理。

Claims (8)

1.一种多功能电气火灾预警系统，包括电气火灾后台监控系统和报警模块，其特征在于还包括能够监测零线和线路温度的电气火灾监控设备、驱动模块和控制设备；所述电气火灾监控设备用于监控电气线路的相线工作参数、零线电流和电气线路的工作温度，将监测数据进行处理上传到电气火灾后台监控系统，并输出控制信号到驱动模块；电气火灾后台监控系统根据上传的数据信号控制报警模块报警，从而发出火警预警；驱动模块用于根据电气火灾监控设备发出的控制信号驱动控制设备进行动作。

2.根据权利要求1所述的多功能电气火灾预警系统，其特征在于所述的控制设备包括零线谐波电流阻断器备；零线谐波电流阻断器用于消除线路的谐波电流。

3.根据权利要求1或2所述的多功能电气火灾预警系统，其特征在于所述的电气火灾监控设备包括相线参数采集单元，以及与控制单元连接的计量单元、零线电流采集单元、剩余电流采集单元、温度采集单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通讯单元；相线参数采集单元与计量单元连接，用于采集电气线路相线的共组参数并上传至计量单元；计量单元将相线测量数据及计量结果传输到控制单元；零线电流采集单元将采集到的零线电流数据传输到控制单元；剩余电流采集单元将采集到的剩余电流数据传输到控制单元；温度采集单元将采集到的电气线路温度数据传输到控制单元；开关量输入单元用于接收开关量的输入信号并传输到控制单元；开关量输出单元用于根据控制单元的控制逻辑输出相应的开关量控制信号；通讯单元用于将控制单元的运行数据对外进行发送。

4.根据权利要求3所述的多功能电气火灾预警系统，其特征在于所述的零线电流采集单元包括相线电压采集模块、零线电流输入模块、ADC模块、数据处理模块和零线全波/谐波电流输出模块；相线电压采集模块和零线电流输入模块与ADC模块连接，ADC模块的输出端依次串接数据处理模块和零线全波/谐波电流输出模块；相线电压采集模块用于采集电气线路的相线电压，零线电流输入模块用于采集零线电流，ADC模块用于将相线电压采集模块和零线电流输入模块的采集信号转换为数字量；数据处理模块采用FFT算法对采集的数据进行处理，并将处理的数据信息通过零线全波/谐波电流输出模块输出。

5.一种权利要求1~4所述的多功能电气火灾预警系统所应用的预警方法，包括如下步骤：

S1. 获取电气线路的实时运行参数；

S2. 判断步骤S1获取的电气线路运行参数是否超出阈值；

S3. 根据超出阈值的电气线路运行参数生成报警信号，并形成事件记录；

S4. 上传实时数据和事件记录给电气火灾后台监控系统；

S5. 电气火灾后台监控系统根据上传的数据和记录，分析并生成预警事件、预控事件和补偿事件信息，并将所述预警事件、预控事件和补偿事件信息继续上报上级监控系统；

S6. 电气火灾后台监控接受上级监控系统下发的控制指令，输出报警、控制和补偿信号，完成电气火灾的预警和处理。

6.根据权利要求5所述的多功能电气火灾预警系统的预警方法，其特征在于步骤S1所述的电气线路的实时运行参数，具体包括零线电流、线路谐波、相电压、相电流、三相不平衡度、电量、温度和剩余电流。

7.根据权利要求6所述的多功能电气火灾预警系统的预警方法，其特征在于所述的零线电流的获取，具体为采用如下步骤获取零线电流参数：

A. 获取相线的工作电压；

B. 依据A-B-C的相线先后顺序，依次判断各相相线是否有电压值；

若有电压，则以顺序在先的相线为参考采集零线电流值；

若A/B/C三相都没有电压，则以50Hz工频为基准采集零线电流；

C. 对步骤B采集的零线电流值进行FFT变换，从而得到最终的零线全波电流值和谐波电流值。

8.根据权利要求5所述的多功能电气火灾预警系统的预警方法，其特征在于步骤S5所述的生成预警事件，具体为采用如下步骤生成预警事件：

1）根据获取的实时数据和事件记录，判断线路当前需预警的数据是否大于事先设定的预警阀值：若是，则累计时间加1；若否，则累计时间清零，并继续监控实时数据和事件记录；

2）判断累计时间是否大于事先设定的时间阈值：若是，则输出预警信号；若否，则继续监控实时数据和事件记录；

3）判断预警信号是否是谐波数据：若是，则输出NBF消谐预警信号。