CN115171326A - 一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电气设备技术领域，提供一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法及装置，通过烟雾检测器、可燃气体检测器、分别固定在断路器出线ABC三相电缆上的三个温度传感器以及控制器，烟雾检测器用于实时监测配电柜内环境烟雾，可燃气体检测器用于实时监测配电柜内可燃气体，温度传感器用于实时监测对应的断路器出线电缆的温度，控制器用于根据接收的监测数据和预设阈值控制断路器跳闸，以对配电柜火灾和电缆过热联动保护。同时，通过配电网智能网关和4G/5G通信模块，将异常信息实时传递以方便维护人员实时查看电缆的温度或者柜内是否有火灾的发生，解决了目前被动式数据统计的弊端，在告警的同时进行跳闸保护。
Description
技术领域
本申请涉及电气设备技术领域，具体涉及一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法及装置。
背景技术
配电柜是按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中构成。配电柜体积小且安装简便，技术性能特殊且位置固定，配置功能独特且不受场地限制，所以配电柜具有应用比较普遍、操作稳定可靠和空间利用率高的特点。
在配电柜的使用过程中，如果配电柜中的电气元件发生短路或是温度过高的情况，电气元件难免会出现起火进而引起火灾的发生。在低压配电网中，输电线路一般采用A、B、C三相线路方式，10kV变压器380V低压配电柜常常由于长时间过负荷，直接导致380V断路器三相接线位置过热而发生火灾的情况。
传统的380V低压配电柜中通常只有过负荷保护及过流保护，为应对380V低压配电柜中的火灾风险，现有技术提供了一种包括烟雾报警器的配电柜，在检测到火灾烟雾时，自动采用干粉灭火器或泡沫灭火器对配电柜进行灭火。然而，现有的配电柜无法实现火灾和电缆过热的联动保护，在发生火灾或电缆过热时也无保护跳闸功能。
发明内容
本申请提供一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法及装置，以解决现有的380V低压配电柜在发生火灾或电缆过热时无保护跳闸功能的问题。
本申请第一方面提供一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，包括位于配电柜内的烟雾检测器和可燃气体检测器、分别固定在断路器出线ABC三相电缆上的三个温度传感器以及控制器，所述烟雾检测器、所述可燃气体检测器和所述温度传感器分别与所述控制器通信连接，所述控制器与断路器电气连接；
所述烟雾检测器用于实时监测配电柜内环境烟雾，得到烟雾监测数据，以及，将所述烟雾监测数据发送至所述控制器；
所述可燃气体检测器用于实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据，以及，将所述可燃气体监测数据发送至所述控制器；
所述温度传感器用于实时监测对应的断路器出线电缆的温度，得到温度监测数据，以及，将所述温度监测数据发送至所述控制器；
所述控制器用于根据接收的所述烟雾监测数据、所述可燃气体监测数据、所述温度监测数据、预设的烟雾阈值、预设的可燃气体阈值以及预设的温度阈值，控制断路器跳闸，以对配电柜火灾和电缆过热联动保护。
可选的，所述根据接收的所述烟雾监测数据、所述可燃气体监测数据、所述温度监测数据、预设的烟雾阈值、预设的可燃气体阈值以及预设的温度阈值，控制断路器跳闸，包括：
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸。
可选的，所述控制器包括控制板和控制继电器，所述断路器内置分励跳闸继电器，所述控制断路器跳闸，包括：
所述控制板控制所述控制继电器闭合；
所述控制继电器供电给所述分励跳闸继电器，以由所述分励跳闸继电器进行自动跳闸保护。
可选的，还包括配电网智能网关以及与所述配电网智能网关通信连接的后台服务器；
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则触发控制器向所述配电网智能网关发送告警信息，以由所述配电网智能网关将告警信息传输至所述后台服务器；
所述后台服务器接收告警信息并解析，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员。
可选的，所述分励跳闸继电器遥信信号连接至所述配电网智能网关的开入/开出接口，以将开关分合闸状态遥信量发送至所述配电网智能网关。
可选的，还包括4G/5G通信模块；
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则触发控制器通过所述4G/5G通信模块向指定手机发送告警及跳闸信息。
本申请第二方面提供一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法，所述联动保护方法应用于本申请第一方面提供的联动保护装置，所述联动保护方法包括：
实时监测配电柜内环境烟雾，得到烟雾监测数据；
实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据；
实时监测断路器出线三相电缆中每一相的温度，得到温度监测数据；
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸。
可选的，还包括：
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则向配电网智能网关发送告警信息，以由配电网智能网关将告警信息传输至后台服务器；
所述后台服务器接收告警信息并解析，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员。
可选的，如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则通过所述4G/5G通信模块向指定手机发送告警及跳闸信息。
由以上方案可知，本申请提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法及装置，通过烟雾检测器、可燃气体检测器、分别固定在断路器出线ABC三相电缆上的三个温度传感器以及控制器，烟雾检测器用于实时监测配电柜内环境烟雾，得到烟雾监测数据，以及，将所述烟雾监测数据发送至所述控制器，可燃气体检测器用于实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据，以及，将所述可燃气体监测数据发送至所述控制器，温度传感器用于实时监测对应的断路器出线电缆的温度，得到温度监测数据，以及，将所述温度监测数据发送至所述控制器。控制器用于根据接收的烟雾监测数据、可燃气体监测数据、温度监测数据、预设的烟雾阈值、预设的可燃气体阈值以及预设的温度阈值，控制断路器跳闸，以对配电柜火灾和电缆过热联动保护。同时，通过配电网智能网关和4G/5G通信模块，将异常信息实时传递以方便维护人员实时查看电缆的温度或者柜内是否有火灾的发生，解决了目前被动式数据统计的弊端，本申请采用的实时数据检测和主动保护跳闸的功能可以在告警的同时进行跳闸保护。
附图说明
图1为本申请实施例提供的配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的原理示意图；
图2为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的控制流程图；
图3为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的电器原理图；
图4为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的控制器PCB板；
图5为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的元器件清单。
具体实施方式
为便于对申请的技术方案进行，以下首先在对本申请所涉及到的一些概念进行说明。
本申请实施例提供一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，包括位于配电柜内的烟雾检测器和可燃气体检测器、分别固定在断路器出线A\B\C三相电缆上的三个温度传感器以及控制器，所述烟雾检测器、所述可燃气体检测器和所述温度传感器分别与所述控制器通信连接，所述控制器与断路器电气连接。
参见图1，为本申请实施例提供的配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的原理示意图。本申请实施例的烟雾检测器可以通过外接的烟雾监测探头，实时对配电柜内部环境进行烟雾探测，得到烟雾监测数据，以及，将所述烟雾监测数据发送至所述控制器。
可燃气体检测器用于实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据，将所述可燃气体监测数据发送至所述控制器。可燃气体检测器可以通过外接的可燃气体监测探头，也可以采用二合一的烟雾监测探头同时监测环境烟雾和可燃气体，本申请实施例在此不作具体限制。
温度传感器用于实时监测对应的断路器出线电缆的温度，得到温度监测数据，将所述温度监测数据发送至所述控制器。三个温度传感器分别固定在断路器出线A\B\C三相电缆上，也可安装在电缆器头与断路器连接处再使用螺丝固定。温度传感器可以采用有线测温传感器或无线测温传感器，本申请实施例在此不作具体限制。
控制器用于根据接收的烟雾监测数据、可燃气体监测数据、温度监测数据、预设的烟雾阈值、预设的可燃气体阈值以及预设的温度阈值，控制断路器跳闸，以对配电柜火灾和电缆过热联动保护。该控制器包括控制板和控制继电器，断路器内置分励跳闸继电器，在无火灾或过热情况时，控制继电器处于常开状态。该联动保护装置还包括与控制器通信连接的配电网智能网关和4G/5G通信模块，该通信连接可以采用485信号传输，该联动保护装置还包括与所述配电网智能网关通信连接的后台服务器，所述配电网智能网关可以通过4G/5G物联网卡传送信息至后台服务器。
当检测到配电柜内有烟雾就会触发控制板控制所述控制继电器闭合，供电给断路器的分励跳闸继电器进行自动跳闸保护，具体地，如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值，则控制断路器跳闸，同时控制器可以将烟雾告警信息传输至配电网智能网关，配电网智能网关接收告警信息后发送至后台服务器，由后台服务器解析告警信息，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员，从而远程警告且维护人员可以实时监控配电柜内的情况，其中，烟雾告警信息包括烟雾监测数据。此外，控制器还可以将烟雾告警信息通过4G/5G通信模块发送至指定手机。
当检测到配电柜内有可燃气体会触发控制板控制所述控制继电器闭合，供电给断路器的分励跳闸继电器进行自动跳闸保护，具体地，如果所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值，则控制断路器跳闸，同时控制器可以将可燃气体告警信息传输至配电网智能网关，配电网智能网关接收告警信息后发送至后台服务器，由后台服务器解析告警信息，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员，从而远程警告且维护人员可以实时监控配电柜内的情况，其中，可燃气体告警信息包括可燃气体监测数据。此外，控制器还可以将可燃气体告警信息通过4G/5G通信模块发送至指定手机。
当检测到配电柜内电缆过热时会触发控制板控制所述控制继电器闭合，供电给断路器的分励跳闸继电器进行自动跳闸保护，具体地，如果所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸，例如，B相C相电缆温度正常，A相电缆温度值大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸，又例如，ABC三相电缆温度值均大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸。同时，控制器可以将温度告警信息传输至配电网智能网关，配电网智能网关接收告警信息后发送至后台服务器，由后台服务器解析告警信息，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员，从而远程警告且维护人员可以实时监控配电柜内的情况，其中，温度告警信息包括温度监测数据，具体包括超过预设温度阈值的某一相或几相电缆以及对应的温度值。此外，控制器还可以将温度告警信息通过4G/5G通信模块发送至指定手机。
进一步的，所述分励跳闸继电器遥信信号连接至所述配电网智能网关的开入/开出接口，以将开关分合闸状态遥信量发送至所述配电网智能网关，以由所述配电网智能网关将其传输至所述后台服务器，所述后台服务器接收并解析，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员。
本申请实施例第二方面提供一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法，该联动保护方法应用于前述的联动保护装置，该联动保护方法包括步骤S1至步骤S6。
S1、实时监测配电柜内环境烟雾，得到烟雾监测数据；
S2、实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据；
S3、实时监测断路器出线三相电缆中每一相的温度，得到温度监测数据；
S4、如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值，则控制断路器跳闸；
S5、如果所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值，则控制断路器跳闸；
S6、如果所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸。
进一步的，如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则向配电网智能网关发送告警信息，以由配电网智能网关将告警信息传输至后台服务器；
所述后台服务器接收告警信息并解析，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员。
进一步的，如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则通过所述4G/5G通信模块向指定手机发送告警及跳闸信息。
为使本申请的配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置及方法更加清楚，以下实施例将进一步说明本申请。
实施例1
图2为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的控制流程图，图3为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的电器原理图，图4为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的控制器PCB板，图5为本申请实施例1提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置的元器件清单。
该联动保护装置包括一台控制器、一个烟雾检测器、一个可燃气体检测器和三个电缆温度探测器，三个电缆温度探测器分别为#1电缆温度探测器、#2电缆温度探测器和#3电缆温度探测器。
控制器包括ATmega8-16AC单片机芯片和24V控制继电器。烟雾检测器和可燃气体检测器接入ATmega8-16AC单片机芯片485通信输入端，#1电缆温度探测器、#2电缆温度探测器和#3电缆温度探测器接入ATmega8-16AC单片机芯片阻值信号输入端。
烟雾及可燃气体探测器检测配电柜内环境烟雾及可燃气体的实时监测数据，通过485接口进行数据传输处理，#1电缆温度探测器、#2电缆温度探测器和#3电缆温度探测器分别检测对应电缆的实时温度监测数据，接入ATmega8-16AC单片机芯片阻值信号输入端进行信号处理。
ATmega8-16AC单片机芯片485通信接口接收到烟雾及可燃气体探测器检测配电箱内环境烟雾及可燃气体的实时监测数据，然后对环境烟雾及可燃气体的实时监测数据进行解读，实时检测是否有烟雾或可燃气体，例如，烟雾及可燃气体检测器是否探测到烟雾及可燃气体。具体地，在ATmega8-16AC单片机芯片中预设烟雾阈值和可燃气体阈值，如果环境烟雾的实时监测数据大于预设烟雾阈值或者可燃气体的实时监测数据大于可燃气体阈值，则ATmega8-16AC单片机芯片输出控制信号驱动24V控制继电器吸合控制断路器内分励跳闸继电器进行跳闸保护。
ATmega8-16AC单片机芯片阻值信号输入端接收#1电缆温度探测器、#2电缆温度探测器和#3电缆温度探测器检测的对应电缆的实时温度监测数据，然后对实时温度监测数据进行解读，实时检测电缆温度是否在正常范围内，例如，每个电缆温度探测器探测到的电缆温度是否正常。具体地，在ATmega8-16AC单片机芯片中预设温度阈值，如果#1电缆温度探测器、#2电缆温度探测器和#3电缆温度探测器中任一个检测到的实时温度监测数据大于预设温度阈值，则ATmega8-16AC单片机芯片输出控制信号驱动24V控制继电器吸合控制断路器内分励跳闸继电器进行跳闸保护。
ATmega8-16AC单片机芯片的数据通过485通信接口传输至4G/5G短信发送模块，把告警信息及跳闸信息发送至指定手机，其中告警信息包括异常的监测数据和对应的异常项。ATmega8-16AC单片机芯片的数据还通过485通信接口发送至配电网智能网关，同时，断路器分励跳闸继电器分和状态遥信信号连接到配电网智能网关开入/开出接口，配电网智能网关把信息通过4G/5G物联网卡传送至后台服务器，以由后台服务器解析接收到的信息，解析后的信息推送至相关应用软件或通知维护人员。
10kV变压器380V低压配电柜内目前无火灾和电缆过热联动保护跳闸功能，本申请实施例提供的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法及装置，通过烟雾检测器、可燃气体检测器、分别固定在断路器出线ABC三相电缆上的三个温度传感器以及控制器，烟雾检测器用于实时监测配电柜内环境烟雾，得到烟雾监测数据，以及，将所述烟雾监测数据发送至所述控制器，可燃气体检测器用于实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据，以及，将所述可燃气体监测数据发送至所述控制器，温度传感器用于实时监测对应的断路器出线电缆的温度，得到温度监测数据，以及，将所述温度监测数据发送至所述控制器。控制器用于根据接收的烟雾监测数据、可燃气体监测数据、温度监测数据、预设的烟雾阈值、预设的可燃气体阈值以及预设的温度阈值，控制断路器跳闸，以对配电柜火灾和电缆过热联动保护。同时，通过配电网智能网关和4G/5G通信模块，将异常信息实时传递以方便维护人员实时查看电缆的温度或者柜内是否有火灾的发生，解决了目前被动式数据统计的弊端，本申请实施例采用的实时数据检测和主动保护跳闸的功能可以在告警的同时进行跳闸保护。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，其特征在于，包括位于配电柜内的烟雾检测器和可燃气体检测器、分别固定在断路器出线ABC三相电缆上的三个温度传感器以及控制器，所述烟雾检测器、所述可燃气体检测器和所述温度传感器分别与所述控制器通信连接，所述控制器与断路器电气连接；
所述烟雾检测器用于实时监测配电柜内环境烟雾，得到烟雾监测数据，以及，将所述烟雾监测数据发送至所述控制器；
所述可燃气体检测器用于实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据，以及，将所述可燃气体监测数据发送至所述控制器；
所述温度传感器用于实时监测对应的断路器出线电缆的温度，得到温度监测数据，以及，将所述温度监测数据发送至所述控制器；
所述控制器用于根据接收的所述烟雾监测数据、所述可燃气体监测数据、所述温度监测数据、预设的烟雾阈值、预设的可燃气体阈值以及预设的温度阈值，控制断路器跳闸，以对配电柜火灾和电缆过热联动保护。
2.根据权利要求1所述的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，其特征在于，所述根据接收的所述烟雾监测数据、所述可燃气体监测数据、所述温度监测数据、预设的烟雾阈值、预设的可燃气体阈值以及预设的温度阈值，控制断路器跳闸，包括：
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸。
3.根据权利要求1所述的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，其特征在于，所述控制器包括控制板和控制继电器，所述断路器内置分励跳闸继电器，所述控制断路器跳闸，包括：
所述控制板控制所述控制继电器闭合；
所述控制继电器供电给所述分励跳闸继电器，以由所述分励跳闸继电器进行自动跳闸保护。
4.根据权利要求3所述的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，其特征在于，还包括配电网智能网关以及与所述配电网智能网关通信连接的后台服务器；
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则触发控制器向所述配电网智能网关发送告警信息，以由所述配电网智能网关将告警信息传输至所述后台服务器；
所述后台服务器接收告警信息并解析，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员。
5.根据权利要求4所述的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，其特征在于，所述分励跳闸继电器遥信信号连接至所述配电网智能网关的开入/开出接口，以将开关分合闸状态遥信量发送至所述配电网智能网关。
6.根据权利要求3所述的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护装置，其特征在于，还包括4G/5G通信模块；
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则触发控制器通过所述4G/5G通信模块向指定手机发送告警及跳闸信息。
7.一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法，其特征在于，所述联动保护方法应用于权利要求1至权利要求6中任一项所述的联动保护装置，所述联动保护方法包括：
实时监测配电柜内环境烟雾，得到烟雾监测数据；
实时监测配电柜内可燃气体，得到可燃气体监测数据；
实时监测断路器出线三相电缆中每一相的温度，得到温度监测数据；
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值，则控制断路器跳闸；
如果所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则控制断路器跳闸。
8.根据权利要求7所述的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法，其特征在于，还包括：
如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则向配电网智能网关发送告警信息，以由配电网智能网关将告警信息传输至后台服务器；
所述后台服务器接收告警信息并解析，将解析后的信息推送至相关应用软件或维护人员。
9.根据权利要求7所述的一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法，其特征在于，如果所述烟雾监测数据大于预设的烟雾阈值、所述可燃气体监测数据大于预设的可燃气体阈值或所述温度监测数据中任一相电缆的温度值大于预设的温度阈值，则通过所述4G/5G通信模块向指定手机发送告警及跳闸信息。
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| CN202210771794.6A CN115171326A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 一种配电柜火灾和电缆过热的联动保护方法及装置 |
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