CN113625193A - 一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统，涉及电气检测装置的技术领域，本发明包括以下步骤：S1、获取三相电流和三相电压；S2、基于三相电流计算谐波；S3、在三相负荷处于平衡的状态下，当中性线的故障位置前连续出现电流的三次谐波突变，则认定中性线断线；在三相负荷不平衡的状态下，当中性线电流趋近于零并且将测量的三相电压与基于三相不平衡度计算出中性线断线后的三相电压对比，误差在设定范围内时，则认定中性线断线。本发明提出了技术方案能够更准确的识别中性线的断线故障。
Description
技术领域
本发明涉及电气检测装置的技术领域，具体是一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统。
背景技术
中性线维持着三相负载的平衡，一旦断开将会造成中性点偏移，导致设备无法正常工作，严重的可以引发事故。目前的设备对于中性线断线的检测还不够准确。另外，目前的电气检测设备没有进行多种电气问题进行检测的能力，导致检测人员需要携带大量设备，大多数电气火灾监控系统，仅对温度、剩余电流进行监测，防控功能单一。工作过程是利用剩余电流互感器和温度传感器等采集线路剩余电流和线路温度，并输送到探测器里，经放大、模数转换、分析等处理过程后，根据设定报警值发出声光报警信号，以便监控人员采取相关措施。
发明内容
本发明提出了一种中性线的断线检测方法，包括以下步骤：
S1、获取三相电流和三相电压；
S2、基于三相电流计算谐波；
S3、在三相负荷处于平衡的状态下，当中性线的故障位置前连续出现电流的三次谐波突变，则认定中性线断线；在三相负荷不平衡的状态下，当中性线电流趋近于零并且将测量的三相电压与基于三相不平衡度计算出中性线断线后的三相电压对比，误差在设定范围内时，则认定中性线断线。
本发明还提出了一种中性线的断线检测模组，包括：
MCU，用于执行上述所述的中性线的断线检测方法；
连接所述MCU的第一电流检测模块，用于检测三相电流并向所述MCU输出基于检测结果的三相电流信号；
连接所述MCU的电压检测模块，用于检测三相电压并向所述MCU输出基于检测结果的三相电压信号。
本发明提出了一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统，包括上述所述的中性线的断线检测模组，还包括与所述MCU连接的报警模块；所述报警模块接收所述MCU发出的报警信号并进行声光报警。
本发明的进一步设置为：包括连接所述MCU的第二电流检测模块，用于检测中性线电流并向所述MCU输出基于检测结果的中性线电流信号。
本发明的进一步设置为：所述MCU连接显示模块；所述显示模块用于接收所述MCU发出的计算结果并进行显示。
本发明的进一步设置为：所述MCU连接通讯模块，所述通讯模块用于接收所述MCU发出的计算结果和报警信号并发送至云平台。
本发明的有益技术效果为：
1、采用了中性点电位偏移和谐波分析结合的方式识别中性线断线，更加准确。
2、本发明的电气火灾预警系统能够进行多种电气故障的检测，与现有产品相比，能够排查出更多的隐患，方便现场作业。
附图说明
图示出了本发明中可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统的部件连接构造图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明提出了一种中性线的断线检测方法，包括以下步骤：
S1、获取三相电流和三相电压；
S2、基于三相电流计算谐波；
S3、在三相负荷处于平衡的状态下，当中性线的故障位置前连续出现电流的三次谐波突变，则认定中性线断线；在三相负荷不平衡的状态下，当中性线电流趋近于零并且将测量的三相电压与基于三相不平衡度计算出中性线断线后的三相电压对比，误差在设定范围内时，则认定中性线断线。
当三相负荷处于不平衡状态时，发生中性线断线故障后，中性点电位将发生偏移。电压偏移量由三相负载不平衡程度决定。通过计算出的三相负载，可以计算出中性线断线后的三相电压，并与电压检测部件采集的三相电压相比对，当误差在设定的阈值内并且中性线电流趋近于零，可判定产生中性线断线故障。
三相负荷处于平衡状态时，发生中性线断线故障后，中性点电位不会发生偏移，即三相电压不会有明显变化，是无法通过电压变化来判定中性线断线的。
当中性线断线时，故障位置后由非线性负载产生的谐波电流将无法流回馈线的首端，而是流向负载阻抗。此时回路首端的3次谐波电流将只包括故障位置前的3次谐波电流，因此对于回路首端来说，在三相上可以同时检测到3次谐波突变，而此时整个回路的基波电流由于流通路径不变仍能在首端检测到，并按实际负荷的变动而波动。所以通过检测三相上3次谐波突变，可以判定当三相负荷平衡时，产生中性线断线的情况，提高中性线断线故障的识别准确率。
本发明提出了一种中性线的断线检测模组，包括：
MCU，用于执行上述中性线的断线检测方法；
连接MCU的第一电流检测模块，用于检测三相电流并向MCU输出基于检测结果的三相电流信号；
连接MCU的电压检测模块，用于检测三相电压并向MCU输出基于检测结果的三相电压信号。
本发明提出了一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统，包括上述中性线的断线检测模组，还包括与MCU连接的报警模块、显示模块、通讯模块、第二电流检测模块、电压检测模块。
第二电流检测模块用于检测中性线电流并向MCU输出基于检测结果的中性线电流信号。第一电流检测模块和第二电流检测模块用的都是相同得工作原理，首先对输入的电流通过电流互感器将大电流变为小电流，然后通过I/V变换电路变换为小电压，随后通过放大电路和A/D转换电路处理将信号发送至MCU。
电压检测模块用于检测三相电压并向MCU输出基于检测结果的三相电压信号。具体的工作原理是，首先对输入的三相电压通过V/I电路进行转换，然后通过电流互感器对强弱电进行隔离，电流互感器的输出端连接电能计量芯片，MCU通过电能计量芯片获取三相电压信号。
在MCU内部进行的计算有：
（1）、三相电流的计算；
（2）、三相电压的计算；
（3）、中性线电流的计算；
（4）、三相负载的计算，基于三相电流和三相电压计算三相负载；
（5）、三相不平衡度的计算，当不平衡度超过2%，视为三相不平衡。
（6）、谐波异常的计算，对采集的三相电流和三相电压进行快速傅里叶变换，分解出电压、电流1~21次谐波的模值，计算相电压总畸变率与相电流总畸变率，畸变率超过5%，视为谐波异常。
基于计算结果，MCU根据情况发出包括但不限于电流过载、三相不平衡、谐波异常、中性线故障、漏电的报警信号。
报警模块接收MCU发出的报警信号并进行声光报警。
显示模块用于接收MCU发出的计算结果并进行显示。
通讯模块用于接收MCU发出的计算结果和报警信号并发送至云平台。
总的来说，本系统不仅可以进行多种电气检测，识别多种电气隐患，而且提高了中性线断线检测的准确性。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种中性线的断线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取三相电流和三相电压；
S2、基于三相电流计算谐波；
S3、在三相负荷处于平衡的状态下，当中性线的故障位置前连续出现电流的三次谐波突变，则认定中性线断线；在三相负荷不平衡的状态下，当中性线电流趋近于零并且将测量的三相电压与基于三相不平衡度计算出中性线断线后的三相电压对比，误差在设定范围内时，则认定中性线断线。
2.一种中性线的断线检测模组，其特征在于，包括：
MCU，用于执行如权利要求1所述的中性线的断线检测方法；
连接所述MCU的第一电流检测模块，用于检测三相电流并向所述MCU输出基于检测结果的三相电流信号；
连接所述MCU的电压检测模块，用于检测三相电压并向所述MCU输出基于检测结果的三相电压信号。
3.一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统，其特征在于：包括如权利要求2所述的中性线的断线检测模组，还包括与所述MCU连接的报警模块；所述报警模块接收所述MCU发出的报警信号并进行声光报警。
4.根据权利要求3所述的一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统，其特征在于：包括连接所述MCU的第二电流检测模块，用于检测中性线电流并向所述MCU输出基于检测结果的中性线电流信号。
5.根据权利要求3所述的一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统，其特征在于：所述MCU连接显示模块；所述显示模块用于接收所述MCU发出的计算结果并进行显示。
6.根据权利要求3所述的一种可识别多种电气隐患的电气火灾预警系统，其特征在于：所述MCU连接通讯模块，所述通讯模块用于接收所述MCU发出的计算结果和报警信号并发送至云平台。
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