CN108964274B - 一种电气安全的智能管理系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电气火灾防治领域，具体涉及一种电气安全的智能管理系统及控制方法。所述管理系统包括配电线路传感器、电气火灾监控终端、网络服务器、云端服务器、用户端和滤波器；所述控制方法为：1)所述电气火灾监控终端通过配电线路传感器实时采集配电线路的运行参数；2)根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据；3)所述网络服务器通过将各个电气火灾监控终端上传的所述运行分析数据进行数据归类、分析，并得出配电线路的用电安全情况，通过互联网将其实时传送至云端服务器；4)所述用户端通过互联网从网络服务器上实时下载用电安全情况，并展示给用户。

Description

一种电气安全的智能管理系统及控制方法

技术领域

本发明属于电气火灾防治领域，具体涉及一种电气安全的智能管理系统及控制方法。

背景技术

2005-2017年我国火灾成因统计中，电气火灾占比在30%以上；2005-2017年全国火灾各成因损失统计中，电气火灾损失占比在53%以上。这两组数据充分说明电气火灾不论从发生率还是损失情况来看，都是火灾防控工作的重中之重。为了应对电气火灾高发、频发的态势，要求将电气火灾治理工作纳入消防考核、安全生产目标考核等有关安全考核评比内容，全面提高地方政府、各有关部门及社会单位电气防火安全管理水平。

目前，导致我国电气引发火灾高发的原因主要有以下三个方面：第一，电气线路分布范围广。电气线路分布范围广是首要原因，超大面积的分布范围，增加了人为监管的难度，同时也提高了应急反应的时间，形成了隐患发现晚，扑救准备长的现状。第二，电气线路隐蔽性强。由于短路、过热、漏电与接触不良等电气故障多发生在电气设备内部或电线的交叉部位，电气起火的最初部位不容易被觉察，通常火灾已经形成并发展成明火生烟后才被发现，而此时已形成火灾，造成了人员安全及财产损失，只能采取扑救等工作。第三，电气线路安全隐患生长周期长。线路长期运行老化所引发的安全隐患，传统的人工定点抽查只能了解特定时间段内的电气线路安全状况，无法满足全天候的安全监管和记录，无法分析判断用电安全隐患。

从电气火灾发生的本质原因来分析有以下三方面：第一，供配电线路未随着人们生活水平提高而改进。很多老旧商业楼、住宅配电线路没有进行彻底改造，容量满足不了现在商场、住宅生活标准的用电需求。第二，供配电系统本身安全性不够。有些电气系统未严格按照国家技术标准设计，校验。过载、短路保护装置的动作参数与线路不匹配，出现故障不能及时动作切断电源。第三，非线性负载产生的谐波、三相不平衡等正常使用情况下仍可造成的中性线（零线）电流过大的问题已成为电气火灾防治的新课题。现代电气非线性负载产生的谐波可显著增加中性线电流异常概率，同时，三相不平衡的电气使用也可造成中性线电流过大，而目前配电系统对谐波电流、三相不平衡造成的中性线（零线）电流过大均未纳入考核和安全隐患评估标准。

在传统电气火灾监控系统上，系统主要由监控探测器与监控设备组成，探测器分别采用剩余电流互感器和温度传感器检测线路漏电电流和温度，并发送这些信息到监控设备。

传统的监控系统主要探测器包括剩余电流式探测器和测温式探测器，主要侧重于漏电保护功能。传统的监控系统主要利用漏电传感器和测温传感器进行线路测量，侧重于事件发生时发出报警信号与联动控制，提醒用户配电系统异常，达到预防火灾的目的。

为了针对电气火灾特点和本质原因提出更好的解决方法，可以从物联网，云计算、大数据和算法驱动出发，进行电气安全的智能管理。然而，原有的基础数据单元信息量的缺乏不足以支撑整个电气安全预测诊断结果的确定性与可靠性，也无法通过多个维度数据的交叉验证来确定问题的真正原因所在。因此，通过新型用电安全智能管理新技术研究，开发针对三相四线制配电系统三相不平衡、谐波测量、中性线故障、温度、漏电等参数的监测设备，制定相应的预警方法和判定规则，将电气火灾这一看不到、摸不着的隐性问题，通过技术手段变为显性问题，这对于提高用电安全性能，为重大社会活动场所加强消防安全保卫及火灾高危单位提高火灾防控有效性具有重要的意义。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种电气安全的智能管理系统，包括：配电线路传感器、电气火灾监控终端、网络服务器、云端服务器、用户端和滤波器；

所述配电线路传感器有若干组，安装在配电系统的配电线路上，并与所述电气火灾监控终端连接；所述配电线路传感器用于实时采集配电线路的运行参数；

所述电气火灾监控终端有若干个，用于根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据；

所述若干个电气火灾监控终端与网络服务器连接并通信；

所述网络服务器通过互联网与云端服务器连接并通信；所述网络服务器上装载电气安全智能管理平台；所述用电气安全智能管理平台上设置有安全策略，并具有根据安全策略对运行分析数据进行数据归类、分析，并得出配电线路的用电安全情况的功能；

所述云端服务器内部存储有由电气火灾监控终端通过网络服务器上传的用电安全情况；

所述用户端通过互联网与云端服务器连接，用于下载并查看云端服务器内存储的用电安全情况；

所述滤波器采用APF有源电力滤波器，安装在所述配电线路上，连接并受控于与所述网络服务器，用于根据网络服务器的控制指令分离出配电系统中的谐波电流部分，并通过内部的IGBT逆变器输出反相补偿电流，实现滤除谐波的功能；另外，还可以提供超前或滞后的无功电流，用于改善配电系统的功率因数和实现动态无功补偿。

所述配电线路传感器包括电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器；

所述运行参数包括配电线路的基础数据，即温度和电气参数，以及硬件式零线电流。

所述电气火灾监控终端用于根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据，具体为：

所述电气火灾监控终端用于根据所述电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器采集到的基础数据分析得到配电线路的电气参数、温度参数、谐波含有率和谐波总畸变率，从而帮助用户对配电系统进行全面数据监测以及电能质量管理，并作为运行分析数据上传至网络服务器；

所述电气火灾监控终端用于根据所述电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器采集到的硬件式零线电流，追踪电气负荷运行数据的变化情况，从而避免谐波污染问题，并作为运行分析数据上传至网络服务器。

所述电气火灾监控终端通过RS485/以太网传输链路与网络服务器连接并通信。

所述用户端为PC或移动互联网设备，内部装载有用于对运行分析数据进行数据归类、曲线拟合与趋势预测，并出具诊断报告与治理建议的用电安全监控终端软件。

所述云端服务器采用云平台B/S架构，用于实现跨平台数据访问功能。

所述的电气安全的智能管理系统用于对配电系统进行数据监测、电能质量管理、零线与谐波监测分析，实现无人值守下的预警预报功能和可视化远程交互功能。

采用所述的电气安全的智能管理系统，包括以下步骤：

步骤1，所述电气火灾监控终端通过配电线路传感器实时采集配电线路的运行参数；

步骤2，所述电气火灾监控终端根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据；

步骤3，所述网络服务器通过将各个电气火灾监控终端上传的所述运行分析数据进行数据归类、分析，并得出配电线路的用电安全情况，通过互联网将其实时传送至云端服务器；同时，所述网络服务器根据运行分析数据控制所述滤波器对配电线路进行谐波滤除；

步骤4，所述用户端通过互联网从云端服务器上实时下载用电安全情况，并展示给用户。

所述步骤1中，所述电气火灾监控终端通过配电线路传感器实时采集配电线路的运行参数；

即通过电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器采集配电线路的基础数据，即电气参数、温度和电能质量参数，并进行硬件式零线电流采集。

所述步骤2中，所述电气火灾监控终端根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据，具体为：

所述电气火灾监控终端根据采集到的基础数据分析得到配电线路的电气参数、温度参数、谐波含有率和谐波总畸变率，并将其作为运行分析数据上传至所述网络服务器；

同时，电气火灾监控终端根据采集到的硬件式零线电流，追踪现代电气负荷运行数据的变化情况，并将其作为运行分析数据上传至网络服务器，以实现零线与谐波监测分析功能。

本发明的有益效果：

本发明提出一种电气安全的智能管理系统及控制方法，用于在线检测配电线路的电压、电流、温度和漏电流，并可视化的显示电气系统的电气参数及其状态，指示电气安全预警信息，可以有效避免由于电气故障所引起的电气火灾问题。

本发明是针对现代建筑的负荷本质如多次谐波、零线电流过大、三相不平衡、接触不良、电弧放电、漏电等诸多问题进行数据采集与分析的电气安全智能管理平台，能够将配电系统上安装的电气火灾监控终端的数据进行实时采集、分析并发送网络服务器和云端服务器，并实现数据归类、曲线拟合与趋势预测，深度挖掘被监测的配电网存在的安全隐患，出具诊断报告与治理建议，真正实现火灾防患于未燃。

本发明通过物联网技术的全方位线路的数据采集分析，将相关设备连接上网，实现数据的云存储和计算，并通过云服务器将推送报警信息给PC和手机，以实现远距离下对配电系统的预警、预报功能，从而减少人工操作失误带来的系列问题，实现配电监测无人值守。

本发明基于云平台B/S架构，可实现跨平台数据访问功能，可以与PC、手机、IPAD、大屏幕LED等远程终端实现数据的互通互联，实现对运行分析数据的远程访问与查询功能，突破了传统技术的内联限制，实现了真正的无距离火灾监控管理。

本发明利用互联网与电气安全智能管理平台相结合的方式来实现准确、全天候地监测线路中的电流、电压、温度、漏电、三相不平衡、谐波等变化，形成对用电情况可视的数字化监控，实时采集配电系统的数据进行分析、监控报警，电气安全智能管理平台一旦发现指标异常，按照其设定的安全策略进行预警，或由调用消防监管方进行报警。并且消防监管方通过本发明的运行分析数据，远程掌握各个监控点的电气线路运行情况，达到集中化管理，有效杜绝电气火灾的发生的目的。

本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中所述电气安全的智能管理系统的结构示意图。图中：1、配电线路传感器；2、电气火灾监控终端；3、网络服务器；4、云端服务器；5、用户端；6、配电线路；7、滤波器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种电气安全的智能管理系统，用于对配电系统进行数据监测、电能质量管理、零线与谐波监测分析，实现无人值守下的预警预报功能和可视化远程交互功能。

所述电气安全的智能管理系统如图1所示，包括配电线路传感器1、电气火灾监控终端2、网络服务器3、云端服务器4、用户端5和滤波器7；

所述配电线路传感器1有若干组，安装在配电系统的配电线路6上，并与所述电气火灾监控终端2连接；所述配电线路传感器1用于实时采集配电线路6的运行参数；

所述配电线路传感器1包括电压监测器、电流互感器、漏电互感器、温度传感器等；

所述运行参数包括配电线路6的基础数据，即温度和电气参数，以及硬件式零线电流；

所述电气火灾监控终端2有若干个，用于根据所述配电线路传感器1采集到的运行参数，分析得到配电线路6的运行分析数据，从而帮助用户对配电系统进行全面数据监测以及电能质量管理，并避免谐波污染问题，具体为：

所述电气火灾监控终端2用于根据所述电压监测器、电流互感器、漏电互感器、温度传感器采集到的基础数据分析得到配电线路6的电气参数、温度参数、谐波含有率和谐波总畸变率，从而帮助用户对配电系统进行全面数据监测以及电能质量管理，并作为运行分析数据上传至网络服务器3；

所述电气火灾监控终端2用于根据所述电压监测器、电流互感器、漏电互感器、温度传感器采集到的硬件式零线电流，追踪电气负荷运行数据的变化情况，从而避免谐波污染问题，并作为运行分析数据上传至网络服务器3；

所述若干个电气火灾监控终端2通过RS485/以太网传输链路与网络服务器3连接并通信；

所述网络服务器3通过互联网与云端服务器4连接并通信；所述网络服务器3上装载电气安全智能管理平台；所述用电气安全智能管理平台上设置有安全策略，并具有根据安全策略对运行分析数据进行数据归类、分析，并得出配电线路6的用电安全情况的功能；

所述云端服务器4采用云平台B/S架构，用于实现跨平台数据访问功能；

所述云端服务器4内部存储有由电气火灾监控终端2通过网络服务器3上传的用电安全情况；

所述用户端5通过互联网与云端服务器4连接，用于下载并查看云端服务器4内存储的用电安全情况；

所述用户端5为PC、移动互联网设备或消防监管方的控制系统，内部装载有用于对所述用电安全情况进行数据归类、曲线拟合与趋势预测的用电安全监控终端软件；

所述滤波器7采用APF有源电力滤波器，安装在所述配电线路6上，连接并受控于与所述网络服务器3，用于根据网络服务器3的控制指令分离出配电系统中的谐波电流部分，并通过内部的IGBT逆变器输出反相补偿电流，实现滤除谐波的功能；另外，还可以提供超前或滞后的无功电流，用于改善配电系统的功率因数和实现动态无功补偿。

本发明提出一种电气安全的智能管理系统及控制方法，其采用上述电气安全的智能管理系统，包括以下步骤：

步骤1，所述电气火灾监控终端2通过配电线路传感器1实时采集配电线路6的运行参数；

即通过电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器采集配电线路6的基础数据，即电气参数、温度和电能质量参数，并进行硬件式零线电流采集；

步骤2，所述电气火灾监控终端2根据所述配电线路传感器1采集到的运行参数，分析得到配电线路6的运行分析数据，具体为：

所述电气火灾监控终端2根据采集到的基础数据分析得到配电线路6的电气参数、温度参数、谐波含有率和谐波总畸变率，并将其作为运行分析数据上传至所述网络服务器3；

同时，电气火灾监控终端2根据采集到的硬件式零线电流，追踪现代电气负荷运行数据的变化情况，并将其作为运行分析数据上传至网络服务器3，以实现零线与谐波监测分析功能；

步骤3，所述网络服务器3通过将各个电气火灾监控终端2上传的所述运行分析数据进行数据归类、分析，并得出配电线路6的用电安全情况，通过互联网将其实时传送至云端服务器4；同时，所述网络服务器3根据运行分析数据控制所述滤波器7对配电线路6进行谐波滤除；

步骤4，所述用户端5通过互联网从网络服务器3上实时下载用电安全情况，并展示给用户。

Claims (10)

1.一种电气安全的智能管理系统，其特征在于，包括：配电线路传感器、电气火灾监控终端、网络服务器、云端服务器、用户端和滤波器；

所述配电线路传感器有若干组，安装在配电系统的配电线路上，并与所述电气火灾监控终端连接；所述配电线路传感器用于实时采集配电线路的运行参数；

所述电气火灾监控终端有若干个，用于根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据；

若干个电气火灾监控终端与网络服务器连接并通信；

所述网络服务器通过互联网与云端服务器连接并通信；所述网络服务器上装载电气安全智能管理平台；所述电气安全智能管理平台上设置有安全策略，并具有根据安全策略对运行分析数据进行数据归类、分析，并得出配电线路的用电安全情况的功能；

所述云端服务器内部存储有由电气火灾监控终端通过网络服务器上传的用电安全情况；

所述用户端通过互联网与云端服务器连接，用于下载并查看云端服务器内存储的用电安全情况；

所述滤波器采用APF有源电力滤波器，安装在所述配电线路上，连接并受控于与所述网络服务器，用于根据网络服务器的控制指令分离出配电系统中的谐波电流部分，并通过内部的IGBT逆变器输出反相补偿电流，实现滤除谐波的功能；另外，还可以提供超前或滞后的无功电流，用于改善配电系统的功率因数和实现动态无功补偿。

2.根据权利要求1所述的电气安全的智能管理系统，其特征在于，所述配电线路传感器包括电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器；

所述运行参数包括配电线路的基础数据，即温度和电气参数，以及硬件式零线电流。

3.根据权利要求2所述的电气安全的智能管理系统，其特征在于，所述电气火灾监控终端用于根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据，具体为：

所述电气火灾监控终端用于根据所述电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器采集到的基础数据分析得到配电线路的电气参数、温度参数，从而帮助用户对配电系统进行全面数据监测以及电能质量管理，并作为运行分析数据上传至网络服务器；

所述电气火灾监控终端用于根据所述电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器采集到的硬件式零线电流，追踪电气负荷运行数据的变化情况，从而避免谐波污染问题，并作为运行分析数据上传至网络服务器。

4.根据权利要求1所述的电气安全的智能管理系统，其特征在于，所述电气火灾监控终端通过RS485/以太网传输链路与网络服务器连接并通信。

5.根据权利要求1所述的电气安全的智能管理系统，其特征在于，所述用户端为PC或移动互联网设备，内部装载有用于对运行分析数据进行数据归类、曲线拟合与趋势预测，并出具诊断报告与治理建议的用电安全监控终端软件。

6.根据权利要求1所述的电气安全的智能管理系统，其特征在于，所述云端服务器采用云平台B/S架构，用于实现跨平台数据访问功能。

7.根据权利要求1所述的电气安全的智能管理系统，其特征在于，用于对配电系统进行数据监测、电能质量管理、零线与谐波监测分析，实现无人值守下的预警预报功能和可视化远程交互功能。

8.一种电气安全的智能管理系统的控制方法，其特征在于，采用权利要求1所述的电气安全的智能管理系统，包括以下步骤：

步骤1，所述电气火灾监控终端通过配电线路传感器实时采集配电线路的运行参数；

步骤2，所述电气火灾监控终端根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据；

步骤3，所述网络服务器通过将各个电气火灾监控终端上传的所述运行分析数据进行数据归类、分析，并得出配电线路的用电安全情况，通过互联网将其实时传送至云端服务器；同时，所述网络服务器根据运行分析数据控制所述滤波器对配电线路进行谐波滤除；

步骤4，所述用户端通过互联网从云端服务器上实时下载用电安全情况，并展示给用户。

9.根据权利要求8所述的电气安全的智能管理系统的控制方法，其特征在于，所述步骤1中，所述电气火灾监控终端通过配电线路传感器实时采集配电线路的运行参数；

即通过电压监测器、电流互感器、漏电互感器和温度传感器采集配电线路的基础数据，即电气参数、温度，并进行硬件式零线电流采集。

10.根据权利要求9所述的电气安全的智能管理系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2中，所述电气火灾监控终端根据所述配电线路传感器采集到的运行参数，分析得到配电线路的运行分析数据，具体为：

所述电气火灾监控终端根据采集到的基础数据分析得到配电线路的电气参数、温度参数，并将其作为运行分析数据上传至所述网络服务器；

同时，电气火灾监控终端根据采集到的硬件式零线电流，追踪现代电气负荷运行数据的变化情况，并将其作为运行分析数据上传至网络服务器，以实现零线与谐波监测分析功能。