CN113049910A - 一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统及方法，该系统包括：空气开关，安装在线路中；电流传感器，安装在空气开关内或两端线路上，用于采集流经空气开关的电流值；AD转换电路，与电流传感器连接，用于将电流传感器采集的模拟信号转换成数字信号；负载，接入线路中；控制器，分别与AD转换电路和负载连接，用于将AD转换电路输出的数字信号和负载发送的标准值信号进行比较，当两者发生差值超过设定值时，可判断该负载和对应的线路存在故障回路。与现有技术相比，本发明具有安全性极高、真正实现物联网功能、操作极为方便等优点。

Description

一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统及方法

技术领域

本发明涉及安全用电技术领域，尤其是涉及一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统及方法。

背景技术

电能是一种方便的能源，它的广泛应用形成了人类近代史上第二次技术革命。有力地推动了人类社会的发展，给人类创造了巨大的财富，改善了人类的生活。

但是如果在生产和生活中不注意安全用电，会带来灾害。例如，触电可造成人身伤亡，设备漏电产生的电火花可能酿成火灾、爆炸。

空气开关作为，又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。但是普通的空气开关作为一种开关量的器件，只有当电路中额度电流超过时才断开，对于漏电、线路老化带来的发热监测均不具备，因此有必要研发一种新的设备来对空气开关未到达额定电流，但是存在安全隐患(漏电或者线路老化)时，对输电线路进行精确故障定位，成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，包括：

空气开关，安装在线路中；

电流传感器，安装在空气开关内或两端线路上，用于采集流经空气开关的电流值；

AD转换电路，与电流传感器连接，用于将电流传感器采集的模拟信号转换成数字信号；

负载，接入线路中；

控制器，分别与AD转换电路和负载连接，用于将AD转换电路输出的数字信号和负载发送的标准值信号进行比较，当两者发生差值超过设定值时，可判断该负载和对应的线路存在故障回路。

作为优选的技术方案，所述的空气开关和电流传感器均分配唯一的ID，每一类负载也分配一个唯一的ID，所述的控制器通过ID实现物与物的互联，整个装置构成智能的物联网系统。

作为优选的技术方案，所述的控制器设有用于存在线路自身负荷额定值和对应空气开关额定值的存储单元，当控制器接收到的负载电流值超过线路自身负荷额定值时，进行报警处理。

作为优选的技术方案，所述的负载包括处理器以及分别与处理器连接的通电开关、通信电路和存储有负载电流标准值的存储器，所述的处理器收到通电开关的通电信号时，通过通信电路将存储器中存储的负载电流标准值发送给控制器。

作为优选的技术方案，所述的负载安装有通电触发电路，该通电触发电路包括处理芯片以及分别与处理芯片连接的开关触发器、存储有负载电流标准值的存储芯片和信号发送芯片，所述的开关触发器与负载的通电插头连接；

当负载的通电插头插入插座通电时，所述的开关触发器触发处理芯片通过信号发送芯片将负载电流标准值发送给控制器。

作为优选的技术方案，所述的开关触发器为继电器，其中该继电器的线圈与负载的通电插头连接，所述的继电器的触点与处理芯片连接。

作为优选的技术方案，所述的装置还包括与控制器连接的显示模块，该显示模块为：

显示屏，用于实时显示各空气开关对应线路的电流情况，并对异常情况进行显著标识；

VR显示器，用于虚拟立体显示各空气开关对应线路的电流情况，并对异常情况进行重点显示。

作为优选的技术方案，所述的装置还包括与控制器连接的云平台，所述的控制器将采集数据以及分析故障信息传送给云平台，云平台进行大数据运算，重点分析故障信息，得出那些负载或者线路出现故障概率较大。

作为优选的技术方案，所述的装置还包括与AD转换电路连接的温度传感器，该温度传感器安装在线路中，用于监测线路的温度信息，并将温度信息通过AD转换电路发送给控制器，控制器通过电流信息和温度信息对线路进行综合判定是否存在故障回路。

根据本发明的另一个方面，提供了一种采用所述的用电器的电流实时检测和故障诊断系统的方法，包括以下步骤：

1)设有唯一ID编号的电流传感器安装在对应空气开关上，该空气开关也设有ID编号，并与电流传感器的ID编号对应，所述的电流传感器采集流经空气开关的电流值并发送给AD转换电路；

2)AD转换电路将电流传感器采集的模拟信号转换成数字信号，并发送给控制器；

3)当该空气开关对应的线路中有负载接入时，接入负载在接入同时将自身的标准电流值发送给控制器；

4)控制器将AD转换电路输出的数字信号和负载发送的标准值信号进行比较，当两者发生差值超过设定值时，可判断该负载和对应的线路存在故障回路。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)安全性极高，通过采集实际通过空气开关的电流值与对应的负载标准值进行比较，即使线路的总负荷未到达空气开关的额定值(空气开关未跳闸)，也可以对线路是否存在漏电以及线路老化进行监测，防止漏电等带来的电能损失和安全隐患(防止触电等造成的安全事故)；

2)真正实现物联网功能，通过对空气开关、电流传感器以及每一类负载分配唯一的ID标号(或者还可以是IP地址)，从而使控制器自动识别每个线路中对应的设备，以及控制器与各设备之间的互相感知，真正实现了设备之间的互联互通；

3)操作极为方便，通过对不同负载进行分类，对于智能型负载只需加入烧录一个简短的程序即可实现，对于其他非智能设备，只需要加上一个简单的智能芯片即可实现，并且无线人工操作，通过插电来触发各负载的信号的发送，即可实现线路负载的自动检测，到达提高了操作的便利性；

4)检测精度高，通过电流传感器和温度传感器进行双重检测，进一步提高了检测精确性；

5)彻底消除安全隐患，通过控制器设置用于存在线路自身负荷额定值和对应空气开关额定值的存储单元，当控制器接收到的负载电流值超过线路自身负荷额定值时，进行报警处理，避免线路超过自身的负荷，但是未达到空气开关的额定值时存在的安全隐患，有效解决了现有技术中安装的空气开关额定值与线路的额定值不一致的情况。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明智能负载的结构示意图；

图3为本发明用在普通负载的通电触发电路的结构示意图。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，包括：

空气开关1，安装在线路中；

电流传感器2，安装在空气开关内或两端线路上，用于采集流经空气开关的电流值；

AD转换电路3，与电流传感器连接，用于将电流传感器采集的模拟信号转换成数字信号；

负载4，接入线路中；

控制器5，分别与AD转换电路和负载连接，用于将AD转换电路输出的数字信号和负载发送的标准值信号进行比较，当两者发生差值超过设定值时，可判断该负载和对应的线路存在故障回路。

所述的空气开关1和电流传感器2均分配唯一的ID，每一类负载也分配一个唯一的ID，所述的控制器通过ID实现物与物的互联，通过各设备的智能芯片实现高效物联网，使整个装置构成智能的物联网系统。另外由于负载的设备较多，因此仅仅为每一类负载分配一个ID，这样可以避免ID数量过于庞大，造成后续数据量的激增，更有利后续云平台的数据处理。

所述的负载4可以为智能电器设备(可包含智能芯片的)，例如智能冰箱、智能电饭煲、智能电视、智能空调等，也可以为普通电器(不具备智能芯片的)，例如普通冰箱、普通电饭煲、普通电视、普通空调、普通烧水壶、普通台灯等。

一种实施方式，如图2所示，所述的负载包括处理器411以及分别与处理器连接的通电开关412、通信电路413和存储有负载电流标准值的存储器414，所述的处理器收到通电开关的通电信号时，通过通信电路将存储器中存储的负载电流标准值发送给控制器。

另一种实施方式，如图3所示，所述的负载安装有通电触发电路，该通电触发电路包括处理芯片421以及分别与处理芯片421连接的开关触发器422、存储有负载电流标准值的存储芯片423和信号发送芯片424，所述的开关触发器422与负载的通电插头425连接；当负载的通电插头插入插座通电时，所述的开关触发器触发处理芯片通过信号发送芯片将负载电流标准值发送给控制器。所述的开关触发器为继电器，其中该继电器的线圈与负载的通电插头连接，所述的继电器的触点与处理芯片连接。

如图1所示，所述的装置还包括与控制器连接的显示模块6，该显示模块为：

显示屏61，用于实时显示各空气开关对应线路的电流情况，并对异常情况进行显著标识；VR显示器2，用于虚拟立体显示各空气开关对应线路的电流情况，并对异常情况进行重点显示。同时多种形式的显示方式，进一步提高了装置的性能。

所述的装置还包括与控制器连接的云平台7，所述的控制器将采集数据以及分析故障信息传送给云平台，云平台进行大数据运算，重点分析故障信息，得出那些负载或者线路出现故障概率较大。通过大量的数据的积累，为后续的标准制定打下数据基础。

所述的装置还包括与AD转换电路连接的温度传感器8，该温度传感器安装在线路中，用于监测线路的温度信息，并将温度信息通过AD转换电路发送给控制器，控制器通过电流信息和温度信息对线路进行综合判定是否存在故障回路。通过电流传感器和温度传感器进行双重检测，进一步提高了检测精确性。

通过控制器设置用于存在线路自身负荷额定值和对应空气开关额定值的存储单元，当控制器接收到的负载电流值超过线路自身负荷额定值时，进行报警处理，避免线路超过自身的负荷，但是未达到空气开关的额定值时存在的安全隐患，有效解决了现有技术中安装的空气开关额定值与线路的额定值不一致的情况。

本发明的工作原理具体如下：

1)设有唯一ID编号的电流传感器安装在对应空气开关上，该空气开关也设有ID编号，并与电流传感器的ID编号对应，所述的电流传感器采集流经空气开关的电流值并发送给AD转换电路；

2)AD转换电路将电流传感器采集的模拟信号转换成数字信号，并发送给控制器；

3)当该空气开关对应的线路中有负载接入时，接入负载在接入同时将自身的标准电流值发送给控制器；

4)控制器将AD转换电路输出的数字信号和负载发送的标准值信号进行比较，当两者发生差值超过设定值时，可判断该负载和对应的线路存在故障回路。

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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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)

1.一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，包括：

空气开关，安装在线路中；

电流传感器，安装在空气开关内或两端线路上，用于采集流经空气开关的电流值；

AD转换电路，与电流传感器连接，用于将电流传感器采集的模拟信号转换成数字信号；

负载，接入线路中；

控制器，分别与AD转换电路和负载连接，用于将AD转换电路输出的数字信号和负载发送的标准值信号进行比较，当两者发生差值超过设定值时，可判断该负载和对应的线路存在故障回路。

2.根据权利要求1所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的空气开关和电流传感器均分配唯一的ID，每一类负载也分配一个唯一的ID，所述的控制器通过ID实现物与物的互联，整个装置构成智能的物联网系统。

3.根据权利要求1所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的控制器设有用于存在线路自身负荷额定值和对应空气开关额定值的存储单元，当控制器接收到的负载电流值超过线路自身负荷额定值时，进行报警处理。

4.根据权利要求1所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的负载包括处理器以及分别与处理器连接的通电开关、通信电路和存储有负载电流标准值的存储器，所述的处理器收到通电开关的通电信号时，通过通信电路将存储器中存储的负载电流标准值发送给控制器。

5.根据权利要求1所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的负载安装有通电触发电路，该通电触发电路包括处理芯片以及分别与处理芯片连接的开关触发器、存储有负载电流标准值的存储芯片和信号发送芯片，所述的开关触发器与负载的通电插头连接；

当负载的通电插头插入插座通电时，所述的开关触发器触发处理芯片通过信号发送芯片将负载电流标准值发送给控制器。

6.根据权利要求5所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的开关触发器为继电器，其中该继电器的线圈与负载的通电插头连接，所述的继电器的触点与处理芯片连接。

7.根据权利要求1所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的装置还包括与控制器连接的显示模块，该显示模块为：

显示屏，用于实时显示各空气开关对应线路的电流情况，并对异常情况进行显著标识；

VR显示器，用于虚拟立体显示各空气开关对应线路的电流情况，并对异常情况进行重点显示。

8.根据权利要求1所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的装置还包括与控制器连接的云平台，所述的控制器将采集数据以及分析故障信息传送给云平台，云平台进行大数据运算，重点分析故障信息，得出那些负载或者线路出现故障概率较大。

9.根据权利要求1所述的一种用电器的电流实时检测和故障诊断系统，其特征在于，所述的装置还包括与AD转换电路连接的温度传感器，该温度传感器安装在线路中，用于监测线路的温度信息，并将温度信息通过AD转换电路发送给控制器，控制器通过电流信息和温度信息对线路进行综合判定是否存在故障回路。

10.一种采用权利要求1所述的用电器的电流实时检测和故障诊断系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设有唯一ID编号的电流传感器安装在对应空气开关上，该空气开关也设有ID编号，并与电流传感器的ID编号对应，所述的电流传感器采集流经空气开关的电流值并发送给AD转换电路；

2)AD转换电路将电流传感器采集的模拟信号转换成数字信号，并发送给控制器；

3)当该空气开关对应的线路中有负载接入时，接入负载在接入同时将自身的标准电流值发送给控制器；

4)控制器将AD转换电路输出的数字信号和负载发送的标准值信号进行比较，当两者发生差值超过设定值时，可判断该负载和对应的线路存在故障回路。

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