CN111192427A - 一种剩余电流式电气火灾监控方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种剩余电流式电气火灾监控方法及其装置，剩余电流式电气火灾监控方法，其特征是包括以下步骤：S1：输入电气参数并在监控中心显示屏显示实时线路运行状态。S2：计算每一级监控单元的报警整定值：I_z.n＝k_n.1(I_l.n+I_s.n)且I_z.n≥k_n.2I_z.n‑1S3：剩余电流式电气火灾监控装置进入监控状态；监控中心得到某监控单元报警信号后，监控中心值班人员查看电气参数，若相关电气参数有变化且在可承受范围，监控中心值班人员重新输入电气参数，设定各级剩余电流报警值；若无变化或者超出可承受范围，则转下一步；S4：故障处理流程。本申请具有结构简洁，使用方便，剩余电流报警值逐级设定，系统架构、配电线路和用电设备变化后剩余电流报警值相应调整，报警后依据实际情况相应处理处理故障等优点。

Description

一种剩余电流式电气火灾监控方法及其装置

技术领域

本申请涉及一种剩余电流式电气火灾监控方法及其装置，主要适用于建筑中的低压电气火灾监控领域。

背景技术

电气火灾是各类火灾原因之首^[1,2]，基于基尔霍夫电流定律的剩余电流式电气火灾监控装置能在发生电气故障、产生一定电气火灾隐患的条件下发出报警，是预防电气火灾的有效措施之一^[3,4]。

目前，剩余电流式电气火灾监控装置已在低压配电网中大规模应用，但是配电线路的绝缘类型、敷设方式、敷设长度、安装环境和配电系统架构、用电设备类型及数量等因素都对线路的剩余电流产生影响，监控装置的报警设定值却常按300mA、400mA、500mA等离散数值人为设定，设定值未考虑上述因素的影响，更没有考虑设备安装后因装修、设备采购和业主变更等带来的线路和系统架构变化，这直接导致了许多监控装置误报警、报警值重新整定困难、报警信号无法排除、物业为管理方便而擅自关闭监控装置的现状。另外已有系统的功能仅局限于电气火灾报警，不能进行故障处理，即虽然监控装置提供了报警信号，却不能提供处理方案，物业管理人员的技术水平更难以对日益复杂的配电系统根据报警信号提出处理办法。

发明申请1“一种剩余电流探测器及火灾报警系统”(申请号：201510591915.9)，提供了一种无极性二总线输入方法，避免线路了接反的情况出现，提高了安装及使用的便利性。

发明申请2“一种基于云平台的电气火灾联网监控系统”(申请号：201810070836.7)，提供了一种包括线上用电数据综合分析模块、线下巡检安全数据数字化处理模块、用户安全状态画像模块和大数据用电安全综合分析模块的联网监控系统，实现电气火灾隐患预知预警、电气火灾先兆主动干预以及用户的绿色能效分析。

发明申请3“剩余电流互感器故障检测电路及电气火灾探测器”(申请号：201610600030.5)，提供一种电气火灾探测器以及剩余电流互感器故障检测电路，保证漏电流测量精度，又能做到微功耗和快速响应。

发明申请4“剩余电流动作保护器自适应漏电保护方法”(申请号：201610208005.2)，提出了一种能根据漏电电流的变化快慢快速识别故障漏电与正常漏电，在正常漏电电流变化时，自动改变漏电动作档位值，实现剩余电流动作保护器的自适应漏电保护方法。

发明申请5“全线路剩余电流式电气火灾探测器”(申请号：201510275451.0)，提出通过在第一级配电箱的出线端、第二级配电箱的进线端和出线端分别设置剩余电流互感器，并通过对第二级配电箱出线端的剩余电流进行监测，对第一级配电箱与第二级配电箱之间线路的剩余电流进行监测，实现了对全线路范围的剩余电流的监测。

这些知识产权成果虽然优化设计了现有剩余电流电气火灾监控装置，但在剩余电流报警设定值和报警后故障处理方面尚无实质性突破，已有系统仍无法满足降低电气火灾发生的迫切需求，因此有必要作进一步的创新设计。

[1]中华人民共和国公安部编，火灾自动报警设计规范[M].中国计划出版社，2013；

[2]公安部消防局编，中国火灾统计年鉴[M].中国人事出版社，2015；

[3]张椿宜，陈楠，黄勇等，剩余电流式电气火灾监控探测设备的设计[J].消防科学与技术,2013,32(12):1385-1387；

[4]姚军，防止剩余电流火灾浅谈[J]，低压电器2007,(8):22-26。

发明内容

本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简洁，使用方便，剩余电流报警值逐级设定，系统架构、配电线路和用电设备变化后剩余电流报警值对应调整，报警后依据实际情况相应处理故障的剩余电流式电气火灾监控方法及其装置。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：

一种剩余电流式电气火灾监控方法，其特征是包括以下步骤：

S1：输入配电系统架构、配电线路参数和用电设备参数并在监控中心显示屏显示实时线路运行状态。

S2：计算每一级监控单元的报警整定值：

I_z.n＝k_n.1(I_l.n+I_s.n)且I_z.n≥k_n.2I_z.n-1

式中，I_l.n表示该级监控单元后线路正常运行时的剩余电流；

I_s.n表示该级监控单元后用电设备正常运行时的剩余电流；

k_n.1表示灵敏度系数，一般取2～3；

k_n.2表示选择性系数，一般取1.3，n≥2，最后一级(即n＝1时)不需要该条件；

S3：剩余电流式电气火灾监控装置进入监控状态；

监控过程中，监控中心得到某监控单元报警信号后，监控中心值班人员查看电气参数，若相关电气参数有变化且在可承受范围，监控中心值班人员重新输入电气参数，设定各级剩余电流报警值；若无变化或者超出可承受范围，则转下一步；

S4：监控中心根据故障位置信息，针对负荷等级进行故障处理：若该故障线路负荷等级为三级负荷或者虽然为二级负荷或一级负荷但没有备用线路，则通过数据传输模块由故障线路的监控单元切除故障(报警)线路，发出报警信号，等待人工检修；若该故障线路负荷等级为二级负荷或一级负荷且有备用线路，通过数据传输模块由故障线路的监控单元控制双电源转换开关，将该故障线路工作电源投切至非报警(备用)线路，此时若因工作电源投切发生过载，则逐条切除该故障线路的三级负荷线路直至过载报警消除；退出故障处理回到扫描监控状态。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：

一种用于实现上述剩余电流式电气火灾监控方法的剩余电流式电气火灾监控装置，包括监控中心、数据传输模块、监控单元，监控中心通过数据传输模块与监控单元连接，配电系统的每一级配电柜出线侧装设监控单元，监控单元包括监控模块、执行机构和剩余电流互感器，监控模块与执行机构、剩余电流互感器均连接，所述执行机构用来开关监控单元所在线路或者转换监控单元所在线路的工作电源(即为开关和/或用电线路转换器)，配电系统的一级负荷侧均安装有备用线路。

所述执行机构采用开关或用电线路转换器。

本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简洁，使用方便，剩余电流报警值逐级设定，系统架构、配电线路和用电设备变化后剩余电流报警值相应调整，报警后依据实际情况相应处理故障等优点。

附图说明

图1是本申请剩余电流式电气火灾监控单元配置示意图；

图2是本申请剩余电流式电气火灾监控装置拓扑示意图；

图3是本申请剩余电流式电气火灾监控装置运行流程图；

图4是本申请剩余电流式电气火灾监控装置的故障处理运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。

如图1、图2所示，本申请剩余电流式电气火灾监控装置(简称监控装置)包括监控中心、数据传输模块、监控单元，监控中心通过数据传输模块与监控单元连接，配电系统低压侧采用分级配电，每一级配电柜(图1从左至右每一级均可以有一个以上)直接接下一级配电柜或负载，其出线侧装设剩余电流式电气火灾监控单元(简称监控单元)。

如图2所示，剩余电流式电气火灾监控单元由监控模块、执行机构和剩余电流互感器组成。其中监控模块与执行机构、剩余电流互感器均连接，可向执行机构提供有源或无源动作信号，可接收剩余电流互感器数据并设定报警值；执行机构包括但不限于分励脱扣器K、双电源转换开关ATSE。所述监控模块、执行机构和剩余电流互感器均可采用现有技术。

现有装置报警值常按300mA、400mA、500mA等离散数值人为设定，未考虑配电线路的绝缘类型、敷设方式、敷设长度、安装环境和配电系统架构、用电设备类型及数量等因素都对剩余电流产生的影响，更未考虑更没有考虑设备安装后因装修、设备采购和业主变更等带来的线路和系统架构变化。

多个监控单元通过报警总线接入数据传输模块，数据传输模块通过专用网络、宽带网络、LoRaWan、NB-IoT无线网络或GPRS/4G移动数据网络等联网方式接入监控中心。

如图3所示，本实施例运行前，需先导入配电系统架构、配电线路参数和用电设备参数(三者合起来简称电气参数)，其中的配电系统架构改变主要涉及用电设备、线路的增减、合并或分开以及用电性质的改变，配电线路参数和用电设备参数根据运行情况采集并在变化较大时进行更新。通常电气参数有改变时当班值班人员应立即输入本实施例并调试报警值。

最末一级监控单元的报警整定值按下式确定：

I_z.1＝k_1.1(I_l.1+I_s.1)

I_l.1表示该级监控单元后线路正常运行时的剩余电流；

I_s.1表示该级监控单元后用电设备正常运行时的剩余电流；

k_1.1表示灵敏度系数，一般取2～3；

次末一级监控单元的报警整定值按下式确定：

I_z.2＝k_2.1(I_l.2+I_s.2)且I_z2≥k₂₂I_z1

式中，I_l.2表示该级监控单元后线路正常运行时的剩余电流；

I_s.2表示该级监控单元后用电设备正常运行时的剩余电流；

k_2.1表示灵敏度系数，一般取2～3；

k_2.2表示选择性系数，一般取1.3；

以上各级监控单元的报警整定值以此类推，即

I_z.n＝k_n.1(I_l.n+I_s.n)且I_z.n≥k_n.2I_z.n-1

式中，I_l.n表示该级监控单元后线路正常运行时的剩余电流；

I_s.n表示该级监控单元后用电设备正常运行时的剩余电流；

k_n.1表示灵敏度系数，一般取2～3；

k_n.2表示选择性系数，一般取1.3；

如图3所示，按照上述原则设定各级剩余电流报警值后，监控装置进入调试状态，调试过程中若有报警，需先排查对应报警线路是否有安装不当，调整安装不当后若仍存在报警，此时可调整灵敏度系数至无报警。

设备无报警后，监控中心可以根据监控要求设定扫描周期进入监控状态(巡检式)，也可以由每一个监控单元自主检测各自下属线路和设备(自检式)。

监控过程中，若某监控单元自检检测到该监控单元的报警整定值超标，则该监控单元将相关数据上报监控中心(监控中心巡检到该监控单元的报警整定值超标类似，总之监控中心得到该监控单元报警信号)，报警不会立即导致火灾，人工处理判断避免误报警，且为接下来的监控提供参数校正，监控中心值班人员查看配电系统架构、配电线路参数和用电设备参数(通常在配电区域用电记录里)有无变化。若相关电气参数有变化且在可承受范围(即正常波动范围内，可根据实际情况及负载最大值设定)，监控中心值班人员更新导入信息，重新设定各级剩余电流报警值；若无变化或者超出可承受范围，监控中心值班人员启动故障处理流程，针对负荷等级进行故障处理。

如图4所示，若故障线路负荷等级为三级负荷，则通过数据传输模块、监控模块控制执行机构切除报警线路，持续发出报警信号，等待人工检修；若故障线路负荷等级为二级负荷或一级负荷则，通过数据传输模块、监控模块控制双电源转换开关ATSE，将工作电源投切至非报警线路，此时若因线路投切发生过载，则逐条切除三级负荷线路直至报警过载消除，退出故障处理回到扫描监控状态。监控中心显示屏可显示红色报警信息及相关位置、电气参数(包括报警所在监控单元及其电气参数)，或通过指示灯、报警灯向值班人员提示报警信息，由相关人员进行被切除(断开)线路的人工检修或救援。

凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种剩余电流式电气火灾监控方法，其特征是包括以下步骤：

S1：输入配电系统架构、配电线路参数和用电设备参数并在监控中心显示屏显示实时线路运行状态。

S2：计算每一级监控单元的报警整定值：

I_z.n＝k_n.1(I_l.n+I_s.n)且I_z.n≥k_n.2I_z.n-1

式中，I_l.n表示该级监控单元后线路正常运行时的剩余电流；

I_s.n表示该级监控单元后用电设备正常运行时的剩余电流；

k_n.1表示灵敏度系数；

k_n.2表示选择性系数，n≥2；

S3：剩余电流式电气火灾监控装置进入监控状态；

监控过程中，监控中心得到某监控单元报警信号后，监控中心值班人员查看电气参数，若相关电气参数有变化且在可承受范围，监控中心值班人员重新输入电气参数，设定各级剩余电流报警值；若无变化或者超出可承受范围，则转下一步；

S4：监控中心根据故障位置信息，针对负荷等级进行故障处理：若该故障线路负荷等级为三级负荷或者虽然为二级负荷或一级负荷但没有备用线路，则通过数据传输模块由故障线路的监控单元切除故障线路，持续发出报警信号，等待人工检修；若该故障线路负荷等级为二级负荷或一级负荷且有备用线路，通过数据传输模块由故障线路的监控单元控制双电源转换开关，将该故障线路工作电源投切至备用线路，此时若因工作电源投切发生过载，则逐条切除该故障线路的三级负荷线路直至过载报警消除，退出故障处理回到扫描监控状态。

2.根据权利要求1所述剩余电流式电气火灾监控方法，其特征是：所述灵敏度系数在2～3之间，所述选择性系数采用1.3。

3.一种用于权利要求1或2所述剩余电流式电气火灾监控方法的剩余电流式电气火灾监控装置，包括监控中心、数据传输模块、监控单元，监控中心通过数据传输模块与监控单元连接，配电系统的每一级配电柜出线侧装设监控单元，其特征是：监控单元包括监控模块、执行机构和剩余电流互感器，监控模块与执行机构、剩余电流互感器均连接，所述执行机构用来开关监控单元所在线路或者转换监控单元所在线路的工作电源，配电系统的一级负荷侧均安装有备用线路。

4.根据权利要求3所述剩余电流式电气火灾监控装置，其特征是：所述执行机构采用开关或用电线路转换器。

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