CN107611947A - 用电保护装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的用电保护装置及系统，通过所述处理单元、多个信号采集单元、多个输出控制单元、第一通信单元及存储单元之间的相互配合，实现了对在用电线路中产生危险时及时进行保护及联动，并准确判断出触发保护动作的原因。不仅对用电线路进行保护，还可以使得用电线路中的故障排查和解决更加方便，大大提高了用户体验。

Description

用电保护装置及系统

技术领域

本发明涉及用电安全技术领域，具体而言，涉及一种用电保护装置及系统。

背景技术

现今，各种电气设备是人类生活工作的不可分割部分，为人类提供了各种便利。但电同时又是一种具有一定的危险性，如果用电环境不安全反而会对人造成困扰甚至危险，这就需要通过各种用电保护装置对用电环境进行保护。现有的用电保护装置一般仅能进行简单用电保护，在产生用电故障时，无法进行故障诊断或判断，不方便问题的排查处理。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种用电保护装置，所述用电保护装置设置于电能输入端与用电线路之间，所述用电保护装置包括：处理单元、多个信号采集单元、多个输出控制单元、第一通信单元、存储单元；

所述信号采集单元设置于用电线路上并与所述处理单元连接，用于采集相应用电线路的电信号并发送给所述处理单元；

所述输出控制单元设置于用电线路上，所述输出控制单元在侦测到相应用电线路上产生危险电气信号时动作，切断该用电线路的供电；

所述处理单元还与所述输出控制单元及所述存储单元连接，所述存储单元中记录有预设的接入各用电线路的负载设备类型；所述处理单元在侦测到所述输出控制单元动作时，根据相应用电线路上的信号采集单元采集的电信号及所述负载设备类型，获得所述输出控制单元动作时间点前预设时间段内的危险电气信号波形分量；

所述处理单元根据所述危险电气信号波形分量及所述存储单元中预存的保护动作原因判断策略判断获得保护动作原因，其中，所述保护动作原因判断策略包括各类型的负载设备不同的危险电气信号波形分量所对应的保护动作原因；

所述第一通信单元与所述处理单元连接，所述第一通信单元还通过CAN总线与至少一个其他用电保护装置连接；所述存储单元还存储有预设的联动通知策略，所述联动通知策略包括不同保护动作原因对应的需要联动其他用电保护装置；所述处理单元根据所述保护动作原因及所述联动通知策略向其他用电保护装置发送联动通知，使其他用电保护装置根据所述联动通知控制相应用电线路的输出控制单元动作。

进一步地，在上述用电保护装置中，所述处理单元还用于通过所述第一通信单元接收其他用电保护装置发送的联动通知，根据所述联动通知控制所述输出控制单元执行相应的动作。

进一步地，在上述用电保护装置中，所述用电保护装置根据接入该用电保护装置的用电线路的重要等级预先设置对应的通信重要等级，多个所述用电保护装置通信时，所述通信重要等级较高的用电保护装置的CAN总线通信优先级较高。

进一步地，在上述用电保护装置中，所述用电保护装置还包括第二通信单元，所述第二通信单元用于与服务器建立通信，所述第二通信单元还与所述处理单元连接；

所述处理单元定时通过所述第二通信单元从所述服务器获取或更新所述保护动作原因判断策略并存储至所述存储单元。

进一步地，在上述用电保护装置中，所述用电保护装置还包括第三通信单元，所述第三通信单元用于与用户终端建立通信，所述第三通信单元还与所述处理单元连接；

所述处理单元通过所述第三通信单元接收所述用户终端发送的负载设备信息并存储至所述存储单元，其中，所述负载设备信息包括接入各用电线路的负载设备类型。

进一步地，在上述用电保护装置中，所述处理单元还用于通过所述第三通信单元将所述保护动作原因发送至所述用户终端进行显示。

进一步地，在上述用电保护装置中，所述用电保护装置还包括报警单元；

所述报警单元与所述处理单元连接，所述处理单元根据所述保护动作原因，控制所述报警单元产生相应的报警通知。

进一步地，在上述用电保护装置中，所述输出控制单元还包括复位组件，所述复位组件用于解除所述输出控制单元对其所在用电线路的保护，恢复该用电线路的供电。

本发明的另一目的在于提供一种用电保护系统，所述用电保护系统多个用电线路以及多个本发明提供的所述用电保护装置，每个用电保护装置设置于相应的用电线路对该用电线路进行监控保护。

进一步地，在上述用电保护系统中，所述用电保护系统还包括服务器，多个所述用电保护装置与所述服务器通信，定时从所述服务器获取或更新所述保护动作原因判断策略。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的用电保护装置及系统，通过所述处理单元、多个信号采集单元、多个输出控制单元、第一通信单元及存储单元之间的相互配合，实现了在用电线路中产生危险时及时进行保护及联动，并准确判断出触发保护动作的原因。不仅对用电线路进行保护，还可以使得用电线路中的故障排查和解决更加方便，大大提高了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的用电保护装置的应用场景示意图之一；

图2为本发明实施例提供的用电保护装置的结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的用电保护装置的应用场景示意图之二；

图4为本发明实施例提供的用电保护装置的结构示意图之二。

图标：100-用电保护装置；110-处理单元；120-信号采集单元；130-输出控制单元；140-存储单元；150-第一通信单元；160-第二通信单元；170-报警单元；180-第三通信单元；200-电能输入端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，图1是本发明较佳实施例提供的用电保护装置100的应用场景示意图，所述用电保护装置100可以设置于电能输入端200与用电线路之间，从所述电能输入端200输入的电能经所述用电保护装置100后分配至各个用电线路上。例如，所述用电保护装置100在电表与多个分支用电线路之间。

请参照图2，图2所述用电保护装置100的结构示意图，所述用电保护装置100包括处理单元110、多个信号采集单元120、多个输出控制单元130及存储单元140。

所述信号采集单元120设置于用电线路上并与所述处理单元110连接，用于采集相应用电线路的电信号并发送给所述处理单元110。所述电信号包括该用电线路上的电压信号和/或电流信号。

在一种可能的实施方式中，所述信号采集单元120可以包括电压互感器和/或电流互感器。所述电压互感器和/或电流互感器与所述处理单元110连接，将采集到的模拟量信号传输给所述处理单元110。

在另一种可能的实施方式中，所述信号采集单元120可以包括电压互感器和/或电流互感器，以及与分别所述电压互感器和/或电流互感器连接的模数转换芯片。所述转换芯片还与所述处理单元110连接，通过所述电压互感器和/或电流互感器采集的模拟量信号经所述模数转换芯片转化为数字量信号后发送给所述处理单元110。

所述输出控制单元130设置于用电线路上，所述输出控制单元130在侦测到相应用电线路上产生危险电气信号时动作，切断该用电线路的供电。

具体地，在用电线路出现短路、过压、过流、欠压、漏电等危险情形时，线路中的电压电流会发生相应的变化。在本实施例中，所述输出控制单元130可以在检测到上述危险电气信号时动作，切断该用电线路的供电。例如，所述输出控制单元130可以包括，但不仅限于过压断路器、过流断路器、欠压脱扣器、熔断器、漏电保护器等。

所述处理单元110还与所述输出控制单元130连接，所述处理单元110可以侦测到所述输出控制单元130的动作，例如，所述处理单元110可以与断路器的信号触点连接，从其信号触点侦测到断路器的动作。

在本实施例中，所述处理单元110在侦测到所述输出控制单元130动作时，可以根据该用电线路上的所述信号采集单元120采集到的所述输出控制单元130动作时间点前预设时间段内的电气信号，判断出造成所述输出控制单元130动作的具体原因。

其中，所述处理单元110可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

具体地，不同类型的负载设备在工作时，其接入的用电线路上会具有不同的电流波形。例如，纯阻性负载在工作时，其负载电流与所述用电线路的电压呈线性关系，即，用电线路的电压为正弦波形时，纯阻性负载产生的负载电流为相位频率相同的正弦波形；非纯阻性负载在工作时，其负载电流与所述用电线路的电压可能不呈线性关系。用电线路中的总电流波形为该用电线路中所有负载设备的负载电流的叠加。

所述处理单元110还与所述存储单元140连接，所述存储单元140中记录有预设的接入各用电线路的负载设备类型。所述处理单元110根据接入用电线路的负载设备的类型可以推断出该用电线路上正常的总电流波形。在所述输出控制单元130动作时，所述用电线路中的总电流波形由于所述危险电气信号发生变化，所述处理单元110根据所述预设时间段内的总电流的变化波形及正常波形，可以获得导致所述输出控制单元130动作的危险电气信号波形分量。

其中，所述存储单元140可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。

由于不同的负载设备在不同用电故障情形中产生的危险电气信号波形分量不同，例如，纯阻性负载在短路时与非纯阻性负载在短路时，危险电气信号波形分量不同；纯阻性负载在漏电时与在短路时，危险电气信号波形分量也不同。所述处理单元110根据所述危险电气波形分量及记录的接入用电线路的负载设备类型，可以计算判断是哪种类型非负载设备发生哪种类型的用电故障。

具体地，在本实施例中，所述存储单元140中还预存有保护动作原因判断策略，其中，所述保护动作原因判断策略包括各类型的负载设备不同的危险电气信号波形分量所对应的保护动作原因。所述处理单元110根据得出的所述危险电气信号波形分量及所述保护动作原因判断策略，可以得出导致所述输出控制单元130动作的负载设备类型及动作的具体原因。

进一步地，一般针对不同电能输入端200会设置不同的所述用电保护装置100，而不同电能输入端200下属的用电线路可能有一定相关性，在一个用电线路出现故障被切断时，需要另一个用电线路实现联动。故在本实施例中，所述用电保护装置100还包括有第一通信单元150。

所述第一通信单元150与所述处理单元110连接，请参照图3，所述第一通信单元150还通过CAN总线与至少一个其他用电保护装置100连接。所述存储单元140还存储有预设的联动通知策略，所述联动通知策略包括不同保护动作原因对应的需要联动的其他用电保护装置100。所述处理单元110根据所述保护动作原因及所述联动通知策略向其他用电保护装置100发送联动通知，使其他用电保护装置100根据所述联动通知控制相应用电线路的输出控制单元130动作。所述联动通知策略由用户根据实际用电场景预先设定。

进一步地，在本实施例中，因为CAN总线中的通信节点可以具有不同的优先等级，在发送总线冲突时，优先级较高的通信节点可以优先发送通信报文。故在本实施例中，可以根据接入所述用电保护装置100的用电线路的重要等级，对该用电保护装置100预先设置对应的通信重要等级，以使为重要用电线路上的所述用电保护装置100可以优先发送所述联动通知。

可以理解的是，所述处理单元110也用于通过所述第一通信单元150接收其他用电保护装置100发送的联动通知，根据所述联动通知控制所述输出控制单元130执行相应的动作。

进一步地，请参照图4，所述用电保护装置100还可以包括第二通信单元160，所述第二通信单元160用于与服务器建立通信，所述第二通信单元160还与所述处理单元110连接。

所述处理单元110定时通过所述第二通信单元160从所述服务器获取或更新所述保护动作原因判断策略并存储至所述存储单元140。其中，所述服务器中存储的保护动作原因判断策略可以采用深度学习的方法，将大量的不同负载设备在不同场景中对应的危险电气信号波形分量作为训练样本进行深度学习，得出较为精细的负载设备与危险电气信号波形分量的对应关系，例如，通过深度学习得到冰箱、电视、空调等设备在不同场景中对应的危险电气信号波形分量。如此，用户在预置接入所述用电线路的负载设备类型时，可以进通过输入设备名称完成设置。

进一步地，请再次参照图4，所述用电保护装置100还包括第三通信单元180，所述第三通信单元180用于与用户终端建立通信，所述第三通信单元180还与所述处理单元110连接。

所述处理单元110通过所述第三通信单元180接收所述用户终端发送的负载设备信息并存储至所述存储单元140，其中，所述负载设备信息包括接入各用电线路的负载设备类型。如此，用户可以通过所述用户终端设置接入各用电线路的负载设备类型。

进一步地，在本实施例中，所述处理单元110还用于通过所述第三通信单元180将所述保护动作原因发送至所述用户终端进行显示。如此，用户可以通过所述用户终端获知当前发送故障的原因。

进一步地，在本实施例中，所述用电保护装置100还包括报警单元170。

所述报警单元170与所述处理单元110连接，所述处理单元110根据所述保护动作原因，控制所述报警单元170产生相应的报警通知。所述报警单元170可以为所述用电保护装置100上设置的信号指示灯或显示屏。

进一步地，在本实施例中，所述输出控制单元130还包括复位组件，所述复位组件用于解除所述输出控制单元130对其所在用电线路的保护，恢复该用电线路的供电。

本实施例还提供一种用电保护系统，所述用电保护系统多个用电线路以及多个本实施例提供的所述用电保护装置100，每个用电保护装置100设置于相应的用电线路对该用电线路进行监控保护。

进一步地，所述用电保护系统还包括服务器，多个所述用电保护装置100与所述服务器通信，定时从所述服务器获取或更新所述保护动作原因判断策略。

综上所述，本发明提供的用电保护装置100及系统，通过所述处理单元110、多个信号采集单元120、多个输出控制单元130、第一通信单元150及存储单元140之间的相互配合，实现了对在用电线路中产生危险时及时进行保护，并准确判断出触发保护动作的原因。不仅对用电线路进行保护，还可以使得用电线路中的故障排查和解决更加方便，大大提高了用户体验。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用电保护装置，其特征在于，所述用电保护装置设置于电能输入端与用电线路之间，所述用电保护装置包括：处理单元、多个信号采集单元、多个输出控制单元、第一通信单元、存储单元；

所述信号采集单元设置于用电线路上并与所述处理单元连接，用于采集相应用电线路的电信号并发送给所述处理单元；

所述输出控制单元设置于用电线路上，所述输出控制单元在侦测到相应用电线路上产生危险电气信号时动作，切断该用电线路的供电；

所述处理单元还与所述输出控制单元及所述存储单元连接，所述存储单元中记录有预设的接入各用电线路的负载设备类型；所述处理单元在侦测到所述输出控制单元动作时，根据相应用电线路上的信号采集单元采集的电信号及所述负载设备类型，获得所述输出控制单元动作时间点前预设时间段内的危险电气信号波形分量；

所述处理单元根据所述危险电气信号波形分量及所述存储单元中预存的保护动作原因判断策略判断获得保护动作原因，其中，所述保护动作原因判断策略包括各类型的负载设备不同的危险电气信号波形分量所对应的保护动作原因；

所述第一通信单元与所述处理单元连接，所述第一通信单元还通过CAN总线与至少一个其他用电保护装置连接；所述存储单元还存储有预设的联动通知策略，所述联动通知策略包括不同保护动作原因对应的需要联动的其他用电保护装置；所述处理单元根据所述保护动作原因及所述联动通知策略向其他用电保护装置发送联动通知，使其他用电保护装置根据所述联动通知控制相应用电线路的输出控制单元动作。

2.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述处理单元还用于通过所述第一通信单元接收其他用电保护装置发送的联动通知，根据所述联动通知控制所述输出控制单元执行相应的动作。

3.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述用电保护装置根据接入该用电保护装置的用电线路的重要等级预先设置对应的通信重要等级，多个所述用电保护装置通信时，所述通信重要等级较高的用电保护装置的CAN总线通信优先级较高。

4.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述用电保护装置还包括第二通信单元，所述第二通信单元用于与服务器建立通信，所述第二通信单元还与所述处理单元连接；

所述处理单元定时通过所述第二通信单元从所述服务器获取或更新所述保护动作原因判断策略并存储至所述存储单元。

5.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述用电保护装置还包括第三通信单元，所述第三通信单元用于与用户终端建立通信，所述第三通信单元还与所述处理单元连接；

所述处理单元通过所述第三通信单元接收所述用户终端发送的负载设备信息并存储至所述存储单元，其中，所述负载设备信息包括接入各用电线路的负载设备类型。

6.根据权利要求5所述的用电保护装置，其特征在于，所述处理单元还用于通过所述第三通信单元将所述保护动作原因发送至所述用户终端进行显示。

7.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述用电保护装置还包括报警单元；

所述报警单元与所述处理单元连接，所述处理单元根据所述保护动作原因，控制所述报警单元产生相应的报警通知。

8.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述输出控制单元还包括复位组件，所述复位组件用于解除所述输出控制单元对其所在用电线路的保护，恢复该用电线路的供电。

9.一种用电保护系统，其特征在于，所述用电保护系统多个用电线路以及多个权利要求1-8中任意一项所述用电保护装置，每个用电保护装置设置于相应的用电线路对该用电线路进行监控保护。

10.根据权利要求9所述的用电保护系统，其特征在于，所述用电保护系统还包括服务器，多个所述用电保护装置与所述服务器通信，定时从所述服务器获取或更新所述保护动作原因判断策略。