CN108872728A - 利用智能插座的电气设备的故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用智能插座的电气设备的故障诊断装置及方法。根据本发明的具体实施例，基于智能插座的变流器和电压传感器测量的相应负荷的实测电流和相应电路的实测电压以及零相变流器测量的零相电流，实时诊断各负荷的有害泄漏电流、过负荷、并联电弧及串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端，从而能够防止相应负荷的电气伤害。

Description

利用智能插座的电气设备的故障诊断装置

技术领域

本发明涉及一种利用智能插座的各负荷的电气设备故障诊断装置，更详细地，涉及一种基于智能插座的变流器测量的相应负荷的实测电流、电压传感器测量的实测电压以及零相变流器测量的零相电流，实时诊断各负荷的包括有害泄漏电流、过负荷、并联电弧以及串联电弧前兆的电气故障，并将诊断结果传送至用户终端，从而能够防止相应负荷的电气伤害的技术。

背景技术

一般情况下，使用电气很便利，但是若无法适当管理或使用错误，则由于其具有非常危险的因素，因此发生电气火灾或触电事故等重大事故的可能性较大。

为此，目前用铁芯连接导体之间后，闭合线路，并测量缠绕的线圈上的感应电压，获得导体的电流值并作为实测电流，且对获得的实测电流进行实时监控，当实测电流超过预先定好的设定电流值时，产生报警音，从而能够直观地确认负荷的异常状态。

但是，设定电流随着实测电流的测量起点和负荷的种类而变动，因此存在难以利用固定的设定电流诊断多种负荷是否存在异常的问题。

如上述的现有技术文献中，完全没有提出如下技术，即，在向电子产品供电的插座中，尤其是通过无线通讯(蓝牙通讯或者紫蜂通讯)传送家庭中使用的多个电子产品所消耗的电流量等的智能插座中，针对根据负荷的种类而变动的电流量、电压量及零相电流量，诊断各负荷的电气设备的异常状态。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是为了解决现有技术中存在的各种问题而提出的，本发明的目的在于提供一种利用智能插座的电气设备的故障诊断装置及方法，其基于智能插座的变流器测量的相应负荷的实测电流、电压传感器测量的实测电压、零相变流器测量的零相电流，实时诊断各负荷的包括有害泄漏电流、过负荷、并联电弧以及串联电弧前兆的电气故障，并将诊断结果传送至用户终端，从而能够防止相应负荷的电气损失。

(二)技术方案

为了实现上述目的本发明的实施方式的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其与负荷连接，并基于相应负荷的实测电流、实测电压及零相电流，诊断相应负荷的电气故障，其特征可以是，包括：变流器和电压传感器，设置在向多个负荷供电的智能插座的规定位置，输出多个负荷中的一个相应负荷的实测电流，并对输入电源测量实测电压；零相变流器(ZCT：Zero Current Transformer)，设置在智能插座的规定位置，测量相应负荷的零相电流；及诊断装置，基于所述变流器和电压传感器的相应负荷的实测电流和实测电压及零相变流器的零相电流，诊断相应负荷的电气误差前兆，并将诊断结果传送至用户终端，并且，所述电气故障可以是有害泄漏电流、过负荷电流、并联电弧及串联电弧中的至少一个。

优选地，所述诊断装置可包括：第一接收部，检测所述实测电压和零相电流；第一预处理部，从所述实测电压生成标准相位，从所述零相电流检测容性泄漏电流的相位，检测对于所述泄漏电流的实效值，并基于所述容性泄漏电流和实效值及标准相位，运算阻性泄漏电流；有害泄漏电流诊断部，当所述第一预处理部的阻性泄漏电流超过预定的判断标准值时，预测有效泄漏电流前兆，并传送至用户终端。

优选地，所述诊断装置可包括：第二接收部，利用所述电流传感器分别测量正常状态的实测电流和各负荷的最大工作电流；第二预处理部，将所述正常状态下的实测电流设定为检测的正常标准电流，将各负荷的最大工作电流设定为最大标准电流；及过负荷电流诊断部，基于相应负荷的实测电流和超过相应负荷最大标准电流的维持时间，诊断相应负荷的过负荷前兆，并将诊断结果传送至用户终端。

优选地，所述诊断装置可构成为，当以相应负荷的实测电流超过所述最大标准电流的2倍的状态经过标准时间(优选为10秒)以上时，所述过负荷电流诊断部将相应负荷诊断为过负荷前兆状态，并将诊断结果传送至用户终端。

优选地，所述诊断装置可包括：第三接收部，接收所述变流器和电源传感器的实测电流和实测电压以及所述零相变流器的零相电流，并转换为数字形式；第三预处理部，从所述第三接收部的实测电流导出实测电流变化率和相位，从实测电压导出实测点变化率，从所述零相电流导出零相电流变化率和零相电流相位；及并联电弧诊断部，基于所述实测电压变化率、实测电流变化率和相位、零相电流的相位，诊断相应负荷的并联电弧前兆，并传送至用户终端。

优选地，所述诊断装置可包括：第四接收部，按预定的规定时间周期接收变流器的实测电流和所述零相变流器的零相电流，并转换为数字形式；第四预处理部，从所述接收部的实测电流导出实测电流变化率和高次谐波(谐波)成分，导出所述零相电流的准峰值，并转换为数字形式；串联电弧判断部，基于之前规定周期(N-2)的实测电流变化率与当前规定周期(N)的实测电流变化率的比(N-2/N)，一次谐波成分与除一次谐波成分以外的剩余谐波成分的和(THD)的比以及零相电流的准峰值与预定的判断标准值的比较结果，判断是否满足规定的有害电弧检测条件；及串联电弧诊断部，根据所述串联电弧判断部的判断结果，当产生的电弧为有害电弧时，基于有害电弧产生次数，诊断串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端，其中，所述有害电弧检测条件可以是，之前规定时间周期(N-2)的实测电流变化率与当前规定周期(N)的实测电流变化率的比(N/(N-2))小于预定的第一临界值(优选为0.9)或超过设定为大于第一临界值的第二临界值(优选为1.1)，一次谐波成分与除一次谐波成分以外的剩余谐波成分的和的比(THD)超过判断标准值(优选为10％)，数字形式的泄露电流的准峰值超过预定的规定值(10dB)。

(三)有益效果

根据本发明，基于智能插座的变流器测量的相应负荷的实测电流、实测电压、零相变流器测量的零相电流，实时诊断各负荷的有害泄漏电流、过负荷、并联电弧以及串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端，从而能够防止相应负荷的电气伤害。

附图说明

本说明书的以下附图只是例示了本发明的优选实施例，与后述的本发明的具体实施方式一起，起到进一步理解本发明的技术思想的作用，因此，不能将本发明仅限定于这种附图中所记载的事项来进行解释。

图1是表示适用于本发明的实施例的自主电力安全管理系统的结构的图。

图2是表示本发明的实施例的自主电力安全管理系统的智能插座的具体结构的图。

图3是表示本发明的实施例的智能插座的各负荷的实测电流、实测电压及零相电流的波形图。

图4是表示本发明的实施例的智能插座的各负荷的零相电流的频域分析结果的波形图。

图5是表示本发明的实施例的利用智能插座的诊断有害泄漏电流前兆的诊断装置的具体结构的图。

图6是表示本发明的实施例的智能插座的诊断过负荷电流的诊断装置的具体结构的图。

图7是表示本发明的实施例的智能插座的诊断并联电弧前兆的诊断装置的具体结构的图。

图8是表示本发明的实施例的智能插座的诊断串联电弧前兆的诊断装置的具体结构的图。

附图说明标记

10：智能插座

100：变流器及电压传感器

200：零相变流器

300：诊断装置

310、340、370、410：接收部

320、350、380及420：预处理部

330：有害泄漏电流诊断部

360：过负荷电流诊断部

390：并联电弧诊断部

430：串联电弧判断部

440：串联电弧诊断部

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行更加详细地说明。

本发明的优点、特征以及实现所述优点和特征的方法可通过后面的参照附图说明的实施例而变得明确。但是，本发明并不限定于以下公开的实施例，可实施为相互不同的多种形式，本实施例是为了使本发明充分地公开，且向本发明所属技术领域的普通技术人员充分地说明本发明的范围而提供的，并且，本发明仅由权利要求书的范围来定义。

下面对本说明中使用的术语进行简单的说明，并对本发明进行详细说明。

在本发明中使用的术语是考虑在本发明中的功能的同时尽可能选择广泛使用的普通术语，其可根据本发明所属技术领域的普通技术人员的意图或者判例，新技术的出现等而变得不同。并且，在特定情况下也有申请人任意选定的术语，此时将在相应的发明的说明部分中详细记载其含义。因此，在本发明中使用的术语应以该术语具有的含义和本发明的全部内容为基础来进行定义，而不是基于单纯的术语名称。

在整个说明书中，当说明某个部分“包括”某个组成构件时，在没有特定的否定的记载时，表示还能够包括其他组成构件，而不是排除其他组成构件。并且，在说明书中使用的术语“部”是指软件和如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)的硬件组成构件，且“部”执行某种作用。但这并不表示“部”限定于软件或者硬件。“部”可以以存在于可寻址的存储介质中的方式构成，或以更新一个或一个以上的处理器的方式构成。

因此，例如，“部”包括如软件组成构件、面向对象软件组成构件、类组成构件及任务组成构件的组成构件、处理器、函数、属性、过程、子程序、程序代码段、驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、平台、数组及变量。在组成构件和“部”中提供的功能可由更小的组成构件和“部”结合，或可分离为附加的组成构件和“部”。

下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。并且，为了明确说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分。

下面，参照附图对利用本发明的实施例的自主电力安全管理系统的智能插座的各负荷的电气设备故障诊断装置及方法进行具体说明。

图1是概略示出本发明的自主电力安全管理系统的整体结构图，参照图1，自主电力安全管理系统S用于对公共住宅的单位客户进行电气灾害危险诊断，因此系统S具有设置在住户内的智能插座10、智能配电盘20、管理者服务器30、中央控制服务器40及用户终端50。

智能插座10将连接的家电机器的负荷种类和事故状态等的负荷状态信息数据提供至智能配电盘20。

因此，智能配电盘20收集住户内智能插座10的各负荷的状态信息，收集并分析分支线路的状态信息，生成单位客户的状态信息数据，并将生成的单位客户的状态信息数据提供至管理者服务器30和用户终端50。

并且，智能配电盘20对分支线路的信息进行分析，当诊断出电气事故的前兆时，控制分支断路器和智能插座10的开关(On/Off)。从智能配电盘20传送的状态信息数据，随着根据状态信息数据种类传送至用户和管理者，以实现电气的安全使用。

管理者服务器30由合约服务主体运营并监控单位客户的电气安全状态数据。因此，根据监控结果，在发生单位客户的事故时，管理者服务器30采取解除故障因素等紧急措施，并向用户提供服务信息。并且，管理者服务器30利用公共平台向中央控制服务器40传送公共住宅的电气安全状态数据，中央控制服务器40接收公共服务和灾难信息等公共信息并利用在单位客户管理中。

中央控制服务器40可由地方自治团体或韩国电力安全公社等服务提供者等运营。为此，中央控制服务器40从各公共住宅的合约服务主体的管理者通过公共平台收集并管理公共住宅小区的数据，并在发生事故时，将公共服务和灾难信息等公共信息提供至管理者服务器30。

这种自主电力安全管理系统S收集并分析智能插座10或智能配电盘20测量的实测数据，诊断过负荷前兆，将各负荷的过负荷前兆诊断结果作为管理者服务器30的各单位客户的状态信息来提供，并提供对故障原因采取措施所需的服务。

为提供这种按照各客户单位的自主电力安全管理服务，智能插座10或智能配电盘20基于收集的各负荷的实测电压和实测电流，执行负荷状态的分析。

为此，将在后面论述负荷的电力事故状态，即，基于前述的智能插座10的变流器所提供的实测电流、电压传感器提供的实测电压及零相变流器提供的零相电流，诊断各负荷的有害泄漏电流、过负荷电流、并联电弧及串联电弧的一连串过程。

图2是表示图1中示出的智能插座10的具体结构的图，参照图2，智能插座10基于智能插座的变流器及电压传感器测量的相应负荷的实测电流及相应电路的实测电压和零相变流器测量的零相电流，诊断各负荷的有害泄漏电流、过负荷、并联电弧及串联电弧前兆，为此，智能插座可包括变流器、电压传感器100、零相变流器200及诊断装置300。图2中示出的智能插座10是诊断串联电弧前兆的实施例，图中只示出了与本实施例有关的组成构件。因此，本实施例所属技术领域的普通技术人员应理解，除图2中示出的组成构件以外，还可以包括其他通用的组成构件。

变流器设置在给多个负荷提供电力的智能插座10的规定位置，测量多个负荷中的一个相应负荷的实测电流Io，电压传感器100设置在给多个负荷提供电力的智能插座10的规定位置，测量多个负荷中的一个相应负荷的实测电压V。利用变流器及电压传感器100分别测量相应负荷的实测电流Io和实测电压V的一连串过程与普通的测量实测电流和实测电压的一般过程相同或类似。

并且，零相变流器200设置在智能插座10的规定位置，以测量所述相应负荷的零相电流Igo。

首先，零相电流Igo通过零相变流器(ZCT)被检测出，分析室内布线或负荷设备的绝缘的劣化程度。但是，零相电流Igo包括基于静电容量的Igc和基于绝缘降低的Igr。即，实际测量的零相电流不仅包括室内布线的绝缘降低导致的泄漏电流，还可包括负荷设备的绝缘降低或静电容量导致的泄漏电流和室内布线的静电容量导致的泄露电流，从而无法准确确认室内布线的绝缘状态。因此，为预防泄漏电流导致的电气灾害，相比现有的零相电流Igo，需要测量并管理阻性泄漏电流Igr。为了计算阻性泄漏电流，如下利用电压和泄漏电流数据进行检测。实测电压的瞬时值v如式(1)。

其中，V是实测电压的实效值，w＝2πf、f是电源频率。

需测量的线路的零相电流Igo为正弦波时，合成零相电流的瞬时值igo如式(2)。

其中，θ表示实测电压V和零相电流Igo的相位差。如此，零相电流Igo区分为电阻成分和容量成分，根据各自的矢量图，电阻成分和容量成分的矢量和成为零相电流Igo。同样地，有害泄漏电流包括阻性泄漏电流Iqr和容性泄漏电流Iqc，阻性泄漏电流Iqr和容性泄漏电流Iqc可表示为式(3)。

Igr＝Igocosθ、Igc＝Igosinθ (3)

因此，阻性泄漏电流Iqr可通过根据各电气灾害条件的电子特性分析结果计算标准电压的相位差和泄漏电流值来检测，为了检测标准电压的相位差，可通过检测电压的过零点(zero-crossing)来检测出电压的标准相位，然后检测泄漏电流Igo和相位差并计算。

这种变流器及电压传感器100的实测电流及实测电压和零相变流器200的零相电流的各电气特性如图3所示。

图3是表示各负荷的实测电流Io、实测电压V及零相电流Igo的波形图，参照图3，表示吹风机、电风扇、冰箱及电视的各负荷的实测电流Io、实测电压V及零相电流Igo。例如，如图(a)所示，可知吹风机的电气特性中，根据是否产生零相电流，电压和实测电流没有差异，零相电流的大小(RMS)有变化。但产生电弧时，表现出在实测电流的零点附近具有大小为“0”的“0”区间(shoulder)的特征。并且，可确认零相电流的波形中，零相电流的大小在零点附近与shoulder相同的相位上观测出噪声。

并且，如图(b)所示，可知电风扇的电气特性中，根据是否产生零相电流，电压和实测电流没有差异，但零相电流的大小(RMS)有变化。但产生电弧时，表现出在实测电流的零点附近出现大小为“0”的“0”区间(shoulder)和噪声的特征。并且，在零相电流的波形中，零相电流的大小在零点附近与shoulder相同的相位上观测出噪声。

同时，如图(c)所示，可知冰箱的电特性中，根据是否产生零相电流，实测电压V和实测电流Io没有差异，但零相电流Igo的大小(RMS)有变化。但产生电弧时，表现出在实测电流的零点附近出现大小为“0”的“0”区间(shoulder)和噪声的特征。并且，在零相电流的波形中，零相电流的大小在零点附近与shoulder相同的相位上观测出噪声。

并且，如图(d)所示，可确认TV的电气特性中，在正常状体下电压和实测电流中包含有一部分高次谐波成分，零相电流Igo在零点附近产生与大小为“0”的shoulder类似的不连续区间，并且，根据是否产生零相电流Igo，实测电压V和实测电流Io没有差异，但零相电流Igo的大小(RMS)有变化。

但产生电弧时，在实测电流的零点附近出现较长的大小为“0”的“0”区间(shoulder)，表现出在“0”中大小变化的部分出现噪声的特征，且在零相电流Igo的波形中与产生实测电流Io的噪声的相同相位上能够观测出噪声。因此，电视是使用电源供给装置的非线性负荷，在负荷特性上具有在正常状态下出现不连续区间的特性，除电视以外的使用非线性负荷的电源供给装置的电脑(PC)、显示器、空气净化器也由于在正常状态下出现的不连续区间，而在仅检测实测电流Io时，常常发生误以为产生电弧的情况。

因此，在本发明的实施例中，需要判断检测出的电弧是有害电弧还是正常电弧。

为了判断电弧是否是有害电弧，通过离散傅里叶变换对接收的零相电流进行频域分析，且基于频域分析结果，判断产生的电弧是否是有害电弧。

即，大部分负荷产生电弧时的实测电流与正常状态不同，表现出在零点附近出现大小为“0”的“0”区间(shoulder)和噪声的特征。

但是，如电视的开关式电源(SMPS)负荷在正常状态下也表现出类似的特征，然而零相电流与负荷的种类无关，在正常状态下包含有部分噪声，没有表现出其他特征，且在产生电弧时，在与实测电流相同的相位上表现出与高次谐波(谐波)成分类似的特征。

因此，各负荷种类产生电弧时，为了准确分析电气特性，对实测电流Io进行离散傅里叶变换(DET：Discrete Fourier Transform)，对产生的电弧进行频域分析。

图4是表示离散傅里叶变换的各负荷的实测电流Io和零相电流Igo的波形图，参照图4，当产生各负荷的电弧时通过离散傅里叶变换进行的频域分析是比较分析正常状态的实测电流、正常状态的零相电流的高次谐波成分，分析结果在大部分的负荷中，相比实测电流Io，能够对零相电流Igo的高次谐波成分进行分析，高次谐波次数根据负荷种类而表现的不同。

因此，诊断装置300考虑实测电流Io、实测电压Vo及零相电流Igo的各负荷的电气特性，分别诊断包括各相应负荷的有害泄漏电流、过负荷电流、并联电弧及串联电弧前兆的电气设备的故障，并将诊断结果传送至用户终端50。

图5是表示用于诊断图2中示出的诊断装置300的电气误差中的有害泄漏电流的诊断装置300的具体结构的图，参照图5，诊断装置300通过容性泄漏电流相位和由电压传感器的实测电压生成的标准相位来检测相位差，并基于实测零相电流和相位差，运算阻性泄漏电流，比较所运算出的阻性泄漏电流和判断标准值，诊断有效泄漏电流并将诊断结果传送至用户终端，为此，诊断装置300可包括：接收部310，包括标准相位生成模块和容性泄漏电流相位检测模块；预处理部320，包括实效性检测模块和运算模块；及有害泄漏电流诊断部330。

有害泄漏电流诊断部330通过零相变流器200测量的容性泄漏电流相位和电压传感器的实测电压生成的标准相位而检测相位差，并基于实测零相电流和相位差运算阻性泄漏电流，比较运算出的阻性泄漏电流和判断标准值，诊断各负荷的有效泄漏电流。因此，能够实时进行各负荷的有效泄漏电流前兆诊断，能够防止有效泄漏电流引起的火灾及触电事故等重大事故的电气伤害。

图6是表示用于诊断图2中示出的诊断装置300的电气误差中的过负荷电流的诊断装装置300的具体结构的图，参照图6，当以相应负荷的实测电流Io超过所述最大标准电流Iref_max的2倍的状态经过标准时间(优选为10秒)以上时，诊断装置300将相应负荷诊断为过负荷前兆状态，并将诊断结果传送至用户终端50，为此，诊断装置300可包括：接收部340，从所述电流传感器检测正常状态下的实测电流，检测各负荷的最大工作电流；正常标准电压模块，将接收的正常状态下的实测电流设定为正常标准电流；预处理部350，将各负荷的最大工作电流设定为最大标准电流；过负荷电流诊断部360，基于相应负荷的实测电流和超过相应负荷的最大标准电流的维持时间，诊断相应负荷的过负荷前兆，并将诊断结果传送至用户终端50。于是，当以相应负荷的实测电流Io超过所述最大标准电流Iref_max的2倍的状态经过标准时间(优选为10秒)以上时，过负荷电流诊断部360将相应负荷诊断为过负荷前兆状态，并将诊断结果传送至用户终端50。因此，能够实时诊断相应负荷的过负荷预前兆，并防止由过负荷电流引起的相应电气设备的电气伤害。

图7是表示用于诊断图2中示出的诊断装置300的电气误差中的并联电弧前兆的诊断装置300的具体结构的图，参照图7，当按预定的规定时间周期接收的实测电压变化率为0，按所述规定时间周期接收的实测电流相位和零相电流相位不同时，诊断装置300可诊断为相应负荷的并联电弧前兆，并传送至用户终端50，为此，诊断装置300可包括接收部370、预处理部380及并联电弧诊断部390。

接收部370接收所述变流器和电压传感器100的实测电流Io和实测电压V及所述零相变流器200的零相电流Igo，并转换为数字形式。

并且，预处理部380从实测电流Io导出实测电流变化率和相位，从实测电压V导出实测电压变化率，从所述零相电流Igo导出零相电流变化率和零相电流变相位，且将导出的各实测电流变化率和相位、实测电压变化率、零相电流变化率和相位传送至并联电弧诊断部390。

因此，并联电弧诊断部390基于所述实测电压变化率、实测电流变化率和相位、零相电流相位，诊断相应负荷的并联电弧前兆，并传送至用户终端50。即，当按预定的规定时间周期接收的实测电压变化率为0，按所述规定时间周期接收的实测电流相位和零相电流的相位不同时，诊断为相应负荷的并联电弧前兆。

因此，能够实时诊断相应负荷的并联电弧前兆，并防止由并联电弧引起的相应电气设备的电气伤害。

图8是表示用于诊断图2中示出的诊断装置300的电气误差中的串联电弧前兆的诊断装置300的具体结构的图，参照图8，诊断装置300基于之前规定周期(N-2)的实测电流变化率与当前规定周期(N)的实测电流的变化率的比、一次谐波成分与除所述一次谐波成分以外的剩余谐波成分的和的比以及零相电流的准峰值与预定的判断标准值的比较结果，判断是否满足规定的有害电弧检测条件，判断结果为产生的电弧是有害电弧时，基于有害电弧产生次数，诊断串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端50，为此，诊断装置300可包括接收部410、预处理部420、串联电弧判断部430及串联电弧诊断部440。

接收部410按预定的规定时间周期接收变流器100的实测电流和所述零相变流器200的零相电流，并转换为数字形式，将实测电流和零相电流传送至预处理部420。

预处理部420从所述接收部的实测电流导出实测电流变化率和高次谐波(谐波)成分，导出所述零相电流的准峰值，并转换为数字形式。所述数字形式的实测电流变化率、高次谐波(谐波)成分及零相电流的准峰值传送至串联电弧判断部430。

串联电弧判断部430基于之前规定周期(N-2)的实测电流变化率与当前规定周期(N)的实测电流变化率(N-2/N)的比、一次谐波成分与除所述一次谐波成分以外的剩余谐波成分的和(THD)的比以及零相电流的准峰值与预定的判断标准值的比较结果，判断是否满足规定的有害电弧检测条件，且满足所述有害电弧检测条件的判断结果将传送至串联电弧诊断部440。

即，有害电弧检测条件可设定为，之前规定时间周期(N-2)的实测电流变化率与当前规定周期(N)的实测电流变化率的比(N/(N-2))小于预定的第一临界值(优选为0.9)或超过设定为大于第一临界值的第二临界值(优选为1.1)，一次谐波成分与除所述一次谐波成分以外的剩余谐波成分的和的比(THD)超过判断标准值(优选为10％)，数字形式的零相电流的准峰值超过预定的规定值(10dB)。

有害电弧检测条件的判断结果传送至串联电弧诊断部440，在满足所述有害电弧检测条件时，串联电弧诊断部440将产生的电弧判断为有害电弧，并基于有害电弧产生次数，诊断串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端50。

因此，能够实时诊断相应的各负荷的串联电弧前兆，并防止由串联电弧引起的相应电气设备的电气伤害。

根据本发明的实施例，基于智能插座的变流器及电压传感器测量的相应负荷的实测电流及测量的相应电路的实测电压和零相变流器测量的零相电流，实时诊断各负荷的有害泄漏电流、过负荷、并联电弧及串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端，从而能够防止相应负荷的电气伤害。

以上，说明并示出了例举本发明的技术思想的优选实施例，但本发明并不局限于以上示出和说明的结构和作用，本发明所属技术领域的普通技术人员应理解，在不脱离技术思想的范围内可对本发明进行多种变更和修改。因此，这种所有适当的变更、修改及等同物也应视为属于本发明的范围内。

工业实用性

基于智能插座的变流器及电压传感器测量的相应负荷的实测电流及相应电路的实测电压和零相变流器测量的零相电流，实时诊断各负荷的有害泄漏电流、过负荷、并联电弧及串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端，从而能够防止相应负荷的电气伤害的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置及方法，能够在运营的准确性和信赖性方面乃至性能效率方面带来非常大的进步，且不仅具有智能插座的销售或营业的可能性，而且能够实际明确地实施，从而本发明是具有工业实用性的发明。

Claims (8)

1.一种利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其与负荷连接，并基于相应负荷的实测电流、实测电压及零相电流，诊断相应负荷的电气故障，其特征在于，包括：

变流器和电压传感器，变流器设置在向多个负荷供电的智能插座的规定位置，输出多个负荷中的一个相应负荷的实测电流，电压传感器设置在智能插座的规定位置，测量相应电路的实测电压；

零相变流器，设置在智能插座的规定位置，测量相应负荷的零相电流；及

诊断装置，基于所述变流器和电压传感器的相应负荷的实测电流和相应电路的实测电压及零相变流器的零相电流，诊断相应负荷的电气误差前兆，并将诊断结果传送至用户终端。

2.根据权利要求1所述的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其特征在于，

所述电气故障是有害泄漏电流、过负荷电流、并联电弧及串联电弧中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其特征在于，所述诊断装置包括：

第一接收部，检测所述实测电压和零相电流；

第一预处理部，从所述实测电压生成标准相位，从所述零相电流检测容性泄漏电流的相位，检测对于所述泄漏电流的实效值，并基于所述容性泄漏电流和实效值及标准相位，运算阻性泄漏电流；

有害泄漏电流诊断部，当所述第一预处理部的阻性泄漏电流超过预定的判断标准值时，预测有效泄漏电流前兆，并传送至用户终端。

4.根据权利要求2所述的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其特征在于，所述诊断装置包括：

第二接收部，利用所述电流传感器分别测量正常状态的实测电流和各负荷的最大工作电流；

第二预处理部，将所述正常状态下的实测电流设定为检测的正常标准电流，将各负荷的最大工作电流设定为最大标准电流；及

过负荷电流诊断部，基于相应负荷的实测电流和超过相应负荷最大标准电流的维持时间，诊断相应负荷的过负荷前兆，并将诊断结果传送至用户终端。

5.根据权利要求4所述的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其特征在于，

当以相应负荷的实测电流超过所述最大标准电流的2倍的状态经过标准时间(优选为10秒)以上时，所述过负荷电流诊断部将相应负荷诊断为过负荷前兆状态，并将诊断结果传送至用户终端。

6.根据权利要求2所述的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其特征在于，所述诊断装置包括：

第三接收部，接收所述变流器和电源传感器的实测电流和实测电压以及所述零相变流器的零相电流，并转换为数字形式；

第三预处理部，从所述第三接收部的实测电流导出实测电流变化率和相位，从实测电压导出实测点变化率，从所述零相电流导出零相电流变化率和零相电流相位；及

并联电弧诊断部，基于所述实测电压变化率、实测电流变化率和相位、零相电流的相位，诊断相应负荷的并联电弧前兆，并传送至用户终端。

7.根据权利要求2所述的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其特征在于，所述诊断装置包括：

第四接收部，按预定的规定时间周期接收变流器的实测电流和所述零相变流器的零相电流，并转换为数字形式；

第四预处理部，从所述接收部的实测电流导出实测电流变化率和高次谐波(谐波)成分，导出所述零相电流的准峰值，并转换为数字形式；

串联电弧判断部，基于之前规定周期(N-2)的实测电流变化率与当前规定周期(N)的实测电流变化率的比(N-2/N)，一次谐波成分与除一次谐波成分以外的剩余谐波成分的和(THD)的比以及零相电流的准峰值与预定的判断标准值的比较结果，判断是否满足规定的有害电弧检测条件；及

串联电弧诊断部，根据所述串联电弧判断部的判断结果，当产生的电弧为有害电弧时，基于有害电弧产生次数，诊断串联电弧前兆，并将诊断结果传送至用户终端。

8.根据权利要求7所述的利用智能插座的电气设备的故障诊断装置，其特征在于，

所述有害电弧检测条件是，之前规定时间周期(N-2)的实测电流变化率与当前规定周期(N)的实测电流变化率的比(N/(N-2))小于预定的第一临界值(优选为0.9)或超过设定为大于第一临界值的第二临界值(优选为1.1)，

一次谐波成分与除一次谐波成分以外的剩余谐波成分的和的比(THD)超过判断标准值(优选为10％)，

数字形式的泄露电流的准峰值超过预定的规定值(10dB)。