CN203825767U - 在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力系统，目的是提供一种在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，包括火灾预警控制中心和配电网络，所述火灾预警控制中心配置有数据分析与存储器及热点分布及图像显示器，所述配电网络设置多通道现场监测仪表，该多通道现场监测仪表将现场信息传输至火灾预警子系统，火灾预警子系统与数据分析与存储器、热点分布及图像显示器数据网络通信。在所述配电网络中检测各供电线路的输电线电阻、各线路连接点的接触电阻以及各线路与地间的漏电阻，所测输电线电阻、接触电阻和漏电阻数据通过多通道现场监测仪表上传至火灾预警子系统。本系统通过对长期以来失控的电参数进行监测，避免了以往对预警信息的漏判和错判，使得监控的有效性和精准性得到突破。

Description

在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统，特别是指一种在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统。 

背景技术

众所周知，电气线路在传输电能的过程中，由于输电线导体自身电阻的存在，必然要消耗一定的电能。传输电能的电网系统，除了输电线导体外，还要配以多种电气设备才能构成完整的发电、输电、配电和用电系统。这些电气设备包括：各种变压器、开关、插座、接触器、电机、以及各种工民用电器，各种电器均是通过导体连接，而导体的连接必然会产生接触电阻。除此，还有导体或设备与大地间的漏电阻。正常情况下，这些电阻消耗电能的多少，服从于欧姆定律和伦次定律，并转化为热能使导体发热升温产生热能并不足以损坏输电线和电气设备本身，也不可能因此发热而酿成火灾。 

但存在的事实是，因输电线和电气设备的维护不当、人为因素以及自然因素都可能使电气线路各电阻参数发生变化，使所传输的电流意外增大或减小，并因此在线路电阻、接触电阻和绝缘电阻上产生很大的电压降或漏电流。而电气火灾的发生一般有两种情况：一是因线路某些连接点处接触电阻增大，即便是还在额定值内的电流通过这电阻时，也会产生局部高热，引燃周边绝缘材料或易燃物；二是因线路绝缘损坏，造成电气线路与大地之间电阻变小，甚至短路，产生局部瞬时大电流，进而使导体发热而引燃可燃物。 

因此为避免火灾，有必要随时对供电线路和设备处电流突变引起的热故障进行监测，并根据检测结果作出火灾隐患预警。传统的电气火灾预警系统,都是采用零序电流互感器检测法，即通过检测三相或两相电流穿越零序互感器时,其二次侧感应的剩余电流的大小来判定线路绝缘电阻和绝缘损坏的漏电情况.进而判断是否发出火灾预警。这种采用零序电流互感器的检测方法只能用于上述第二种情况，即因线路绝缘电阻下降而产生的漏电流进行检测。但穿越过零序电 流互感器的三相或两相线路，发生不平衡电流的原因除了因线路绝缘电阻下降而产生漏电流之外，还有因三相电路各相负载不平衡所致。在三相负载不平衡的情况下，在零序电流互感器二次侧同样会感应出零序电流，在供电系统中三相负载不平衡是普遍存在的现象。如何区分在零序电流互感器二次侧产生的零序电流是因绝缘电阻下降，还是因为三相负载不平衡而产生的，这是利用零序电流互感器检测法的电气火灾预警系统的缺陷，并常常因此缺陷而引发误判。 

除此之外，采用零序电流互感器检测法，不能对电气线路的接触电阻和线路电阻进行检测，因而也无法针对上述第一种情况。上述第一种情况中，电气线路连接点的接触电阻还完全处于失控状态，而恰恰是这种失控，在电气火灾的成因中，因电气设备接触点发热而引发的案例占了很大的比重。 

实用新型内容

本实用新型提出一种在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，其能对电网系统中的输电线电阻、接触电阻和漏电阻实现有效监控。 

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，包括火灾预警控制中心和配电网络，所述火灾预警控制中心配置有数据分析与存储器及热点分布及图像显示器，所述配电网络设置多通道现场监测仪表，该多通道现场监测仪表将现场信息传输至火灾预警子系统，火灾预警子系统与数据分析与存储器、热点分布及图像显示器数据网络通信。在所述配电网络中检测各供电线路的输电线电阻、各线路连接点的接触电阻以及各线路与地间的漏电阻，所测输电线电阻、接触电阻和漏电阻数据通过多通道现场监测仪表上传至火灾预警子系统。 

上述的火灾预警控制中心采用现有的电网监控系统即可，通常为直观显示监控点的预警状态，其通过计算机软件系统转换成图像等形式，数据分析与存储器作为历史数据储存介质，热点分布及图像显示器通常为大尺寸的显屏等，方便指挥人员组共同研讨。对于上规模的电网，供电支路不下于百条，往往需要按区域划分的火灾预警子系统以逐级监控，火灾预警子系统同火灾预警控制中心一样具有控制台等，且通过多通道现场监测仪表接收来自的底层检测参数， 并将处理后的数据通过数据传输网络层上传至集中的远程火灾预警控制中心，为方便传输和保证可靠性，数据传输网络层可以是互联网或以太网等。 

本系统所监控的电参数较以往预警系统提出了对输电线电阻、接触电阻以及漏电阻的监测，并结合常规监控参数——电流、电压、功率因素等可准确计算出线路的发热情况，以及电气配电网络的各电阻参数的分布情况，监控人员据此作出是否发出火灾隐患预警，以及是否进行设备维护检修的决定。通过对长期以来失控的电参数进行监测，避免了以往对预警信息的漏判和错判，使得监控的有效性和精准性得到突破。 

通常地，所述配电网络包括内置中央处理器的配电柜，如何测得输电线电阻和接触电阻是本实用新型的一大关键。如图所示，在配电柜的输出线缆开端设置电流电压检测基准点以及在输出线缆末端设置电压检测末端点，根据电流电压检测基准点与电压检测末端点间设备负载的分布分段设置电流电压检测点，所述电流电压检测基准点、电压检测末端点及各电流电压检测点的检测值传输至配电柜的中央处理器，该中央处理器运算得到输电线电阻和接触电阻数据。 

具体的，以一个配电柜下两路负载为例，所使用的为分段压差检测法，其要点是：分段检测线路各重要节点处的电压，并同时测定流过各段的电流值。其具体做法是，将电气线路以供电支路为单位，按电流走向，根据设备负载分布情况和实际需要，分成两段，除电流电压检测基准点、电压检测末端点设置两个检测点，即对应第一负载的电流电压第一检测点以及对应第二负载的电流电压第一检测点，再分别对这两点进行电压电流检测。 

供电母线中的电流，采用现有技术获得即可；输电母线上的输电线电阻，结合导体材质，截面积，长度等数据可得；接触电阻通过分别测试设备电流进端和电流出端的电压，得到压降，检测点测得负载线路的电流，电流电压检测基准点的电流电压数据可直接从配电柜已有的仪表内读取，结合上述已得参数，根据欧姆定律预先设计好算法程序，中央处理器按程序计算即得接触电阻。各点间所测数据通过数据传输线缆传输，数据传输线缆可以是CAN总线或其它无线通讯方式。 

对输电母线与设备外壳或大地之间的绝缘电阻测试，所述输电线搭接有隔离变压器，该隔离变压器的一次绕组与被测相线连接，该隔离变压器二次绕组接于被测输电线与地间，所述被测输电线通过继电器开关连接隔离变压器的二次绕组，所述继电器开关受控于继电器，继电器连接于控制器，所述控制器通过互感器测得隔离变压器二次绕组的漏电流值计算得线路与地间的漏电阻。 

隔离变压器的一次绕组直接与母线相连接，二次绕组一端通过继电器开关与被测母线连接，另一端与电气设备外壳或大地连接。当继电器吸合，在线施加一独立于母线的交流（或直流）电压时，通过微型互感器检测流过此二次绕组的电流，即为绝缘漏电流，并以此可计算出漏电阻。如果顺序吸合继电器，可分别测试三相母线对地绝缘电阻（即漏电阻）。显然地，适当增加继电器转接点，可分别顺序对更多的线路绝缘状况和漏电阻进行检测。 

所述控制器为PLC处理器或是单片机，其也可以与配电柜中的中央处理器合并，其具体实施属于行业技术，这里不再赘述。 

本方案中的火灾预警子系统包括计算机，该计算机与数据分析与存储器、热点分布及图像显示器间为互联网数据传输方式。所有各点检测到的电参数和实时的环境温度数据等，都输入到火灾预警子系统的计算机内，所述火灾预警子系统的计算机根据输电线电阻、接触电阻及漏电阻数据计算所测线路的发热参数，最终得出反映现场情况的具体结果。为检测环境温度数据，所述多通道现场监测仪表还包括检测环境温度的温度仪表。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本实用新型一种在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统的结构示意图； 

图2为一种测试接触电阻和输电线电阻的电路原理图； 

图3为一种测试漏电阻的电路原理图。 

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

一种在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，如图1所示，包括火灾预警控制中心1和配电网络7，所述火灾预警控制中心1配置有数据分析与存储器2及热点分布及图像显示器3，所述配电网络7设置多通道现场监测仪表6，该多通道现场监测仪表6将现场信息传输至火灾预警子系统5，火灾预警子系统5与数据分析与存储器2、热点分布及图像显示器3数据网络通信。在所述配电网络7中检测各供电线路的输电线电阻、各线路连接点的接触电阻以及各线路与地间的漏电阻，所测输电线电阻、接触电阻和漏电阻数据通过多通道现场监测仪表6上传至火灾预警子系统5。 

上述的火灾预警控制中心1采用现有的电网监控系统即可，通常为直观显示监控点的预警状态，其通过计算机软件系统转换成图像等形式，数据分析与存储器2作为历史数据储存介质，热点分布及图像显示器3通常为大尺寸的显屏等，方便指挥人员组共同研讨。对于上规模的电网，供电支路不下于百条，往往需要按区域划分的火灾预警子系统5以逐级监控，火灾预警子系统5同火灾预警控制中心1一样具有控制台等，且通过多通道现场监测仪表6接收来自的底层检测参数，并将处理后的数据通过数据传输网络层4上传至集中的远程火灾预警控制中心1，为方便传输和保证可靠性，数据传输网络层4可以是互联网或以太网等。 

本系统所监控的电参数较以往预警系统提出了对输电线电阻、接触电阻以及漏电阻的监测，并结合常规监控参数——电流、电压、功率因素等可准确计算出线路的发热情况，以及电气配电网络的各电阻参数的分布情况，监控人员据此作出是否发出火灾隐患预警，以及是否进行设备维护检修的决定。通过对 长期以来失控的电参数进行监测，避免了以往对预警信息的漏判和错判，使得监控的有效性可精准性得到突破。 

通常地，所述配电网络7包括内置中央处理器的配电柜71，如何测得输电线电阻和接触电阻是本实用新型的一大关键。如图2所示，在配电柜71的输出线缆开端设置电流电压检测基准点72以及在输出线缆末端设置电压检测末端点73，根据电流电压检测基准点72与电压检测末端点73间设备负载的分布分段设置电流电压检测点，所述电流电压检测基准点72、电压检测末端点73及各电流电压检测点的检测值传输至配电柜71的中央处理器，该中央处理器运算得到输电线电阻和接触电阻数据。 

具体的，以一个配电柜71下两路负载为例，见图2，所使用的为分段压差检测法，其要点是：分段检测线路各重要节点处的电压，并同时测定流过各段的电流值，其具体做法是，将电气线路以供电支路为单位，按电流走向，根据设备负载分布情况和实际需要，分成两段，除电流电压检测基准点72、电压检测末端点73设置两个检测点，即对应第一负载77的电流电压第一检测点74以及对应第二负载78的电流电压第一检测点75，再分别对这两点进行电压电流检测。对于线路上的电压电流测试，可采用非接触式电流、电压传感器。 

图2中，Ia、Ib、Ic、Ia2、Ib2、Ic2为供电母线中的电流，采用现有技术获得即可；Ra1～Ra3、Rb1～Rb3、Rc1～Rc3为输电母线上的输电线电阻，结合导体材质，截面积，长度等数据可得；R1a、R1b、R1c、R2a、R2b、R2c为输电线与负载间的接触电阻，检测点测得电流电压，I1a、I1b、I1c、I2a、I2b、I2c为负载线路的电流，电流电压检测基准点72的电流电压数据可直接从配电柜已有的仪表内读取，结合检测点电压，可得电压检测基准点72与电流电压第一检测点74的电压差，结合上述已得参数，根据欧姆定律预先设计好算法程序，中央处理器按程序计算即得接触电阻R1a、R1b、R1c，R2a、R2b、R2c同理。各点间所测数据通过数据传输线缆76传输，数据传输线缆76可以是CAN总线或其它无线通讯方式。 

对输电母线与设备外壳或大地之间的绝缘电阻测试，如图3所示，所述输电线搭接有隔离变压器B，该隔离变压器B的一次绕组与被测相线连接，该隔离变压器B二次绕组接于被测输电线与地间，所述被测输电线通过继电器开关 K1～K3连接隔离变压器B的二次绕组，所述继电器开关K1～K3受控于继电器J1～J3，继电器J1～J3连接于控制器710，所述控制器710通过互感器T测得隔离变压器B二次绕组的漏电流值Ika～Ikc计算得线路与地间的漏电阻Rka～Rkc。 

以图3所示为例，其为馈电注入检测法，隔离变压器B的一次绕组直接与母线A、B相连接，二次绕组一端通过继电器开关K1～K3与被测母线连接，另一端与电气设备外壳或大地连接。当继电器J1或J2或J3吸合，在线施加一独立于母线的交流（或直流）电压时，通过微型互感器T检测流过此二次绕组的电流，即为绝缘漏电流Ika～Ikc，并以此可计算出漏电阻Rka～Rkc。如果顺序吸合继电器J1～J3，可分别测试三相母线对地绝缘电阻（即漏电阻）。显然地，适当增加继电器转接点，可分别顺序对更多的线路绝缘状况和漏电阻进行检测。 

图3中所述控制器710为PLC处理器或是单片机，其也可以与配电柜中的中央处理器合并为同一PLC处理器或是单片机，在线路异常情况下，可控制异常线路的输电通断，其具体实施属于行业技术，这里不再赘述。 

本方案中的火灾预警子系统5包括计算机，该计算机与数据分析与存储器2、热点分布及图像显示器3间为互联网数据传输方式。火灾预警子系统5可控制供电线路的通断，也能执行火灾预警控制中心1的控电指令。所有各点检测到的电参数和实时的环境温度数据等，都输入到火灾预警子系统5的计算机内，所述火灾预警子系统5的计算机根据输电线电阻、接触电阻及漏电阻数据计算所测线路的发热参数，最终得出反映现场情况的具体结果。为检测环境温度数据，所述多通道现场监测仪表6还包括检测环境温度的温度仪表。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，包括火灾预警控制中心（1）和配电网络（7），所述火灾预警控制中心（1）配置有数据分析与存储器（2）及热点分布及图像显示器（3），所述配电网络（7）设置多通道现场监测仪表（6），该多通道现场监测仪表（6）将现场信息传输至火灾预警子系统（5），火灾预警子系统（5）与数据分析与存储器（2）、热点分布及图像显示器（3）数据网络通信，其特征在于：所述配电网络（7）包括检测各供电线路的输电线电阻、各线路连接点的接触电阻以及各线路与地间的漏电阻的检测电路，该检测电路通过多通道现场监测仪表（6）将检测数据上传至火灾预警子系统（5）。 

2.根据权利要求1所述的在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，其特征在于：所述配电网络（7）包括内置中央处理器的配电柜（71），该配电柜（71）的输出线缆开端设置电流电压检测基准点（72）以及在输出线缆末端设置电压检测末端点（73），根据电流电压检测基准点（72）与电压检测末端点（73）间设备负载的分布分段设置电流电压检测点，所述电流电压检测基准点（72）、电压检测末端点（73）及各电流电压检测点的检测值传输至配电柜（71）的中央处理器。 

3.根据权利要求2所述的在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，其特征在于：所述配电柜（71）内置的中央处理器为PLC处理器，所述电流电压检测点包括非接触式电流、电压传感器。 

4.根据权利要求1所述的在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，其特征在于：所述输电线搭接有隔离变压器，该隔离变压器的一次绕组与被测相线连接，该隔离变压器二次绕组接于被测输电线与地间，所述被测输电线通过继电器开关连接隔离变压器的二次绕组，所述继电器开关受控连接于控制器（710），所述控制器（710）连接有测得隔离变压器二次绕组的漏电流值的互感器。 

5.根据权利要求4所述的在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，其特征在于：所述控制器（710）为PLC处理器。 

6.根据权利要求1所述的在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，其特征在于：所述火灾预警子系统（5）包括计算机，该计算机与数据分析与存储器（2）、热点分布及图像显示器（3）间为互联网通信连接。 

7.根据权利要求1至6中任一项所述的在线监控电气线路电阻参数的火灾预警系统，其特征在于：所述多通道现场监测仪表（6）还包括检测环境温度的温度仪表。