CN216530721U - 基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，包括智能故障电弧探测器、智能断路器、故障电弧分析装置和云服务器终端；故障电弧分析装置包括前级电弧信号采集电路、EM I滤波器、后级电弧信号采集电路、NB‑I oT模块、微处理器和电源模块；EM I滤波器、智能故障电弧探测器及智能断路器依次串联连接；前级电弧信号采集电路与EM I滤波器的输入端电连接，后级电弧信号采集电路与EM I滤波器的输出端电连接；上述各电路模块分别与微处理器电连接；故障电弧分析装置通过无线互联网与云服务器终端无线连接。本实用新型可以有效识别故障电弧发生的位置是在电网输入端还是负载端，并根据检测结果进行用电安全监管。

Description

基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统
技术领域
本实用新型涉及智慧用电技术领域，具体涉及基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统。
背景技术
故障电弧具有电流小、温度高、持续时间短、无零序电流等特点，是电气火灾的主要成因之一。测试发现，20V电压5A工作电流下即可产生稳定的燃弧，电弧发生时的中心温度可达2000～4000℃，并伴有金属熔化物喷溅，极易引燃线路绝缘层导致线路起火，如果在故障点附近存在有可燃物时，也极易引燃可燃物而导致火灾的发生。
目前一般在电路中加入故障电弧探测器对电气线路发生故障电弧进行监测、保护和报警，保护设备和人身财产安全。
参考图1，故障电弧探测器可实施对其后级线路、负载进行保护，对故障电弧进行监测、预警。其探测原理是，当线路中产生故障电弧时，线路上会产生一组具有特定频率、强度特征的波形信号，故障电弧探测器通过监测分析线路上的特征信号对故障电弧进行探测报警。
在实际应用中，故障电弧信号可沿电气线路进行传导，如果不对信号来源方向进行区分，则可能造成故障电弧探测器产生误报警，即故障电弧探测器保护线路的输出端(负载端)发送的故障电弧信号也会引起探测器报警，给用户造成不便。
本实用新型基于此，设计出基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，可以有效检测故障电弧发生的位置是在故障电弧探测器的输入端还是输出端，并根据检测结果进行用电安全监管。
实用新型内容
因此，针对上述问题，本实用新型提供基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，可以有效识别故障电弧发生的位置是在电网输入端还是负载端，并根据检测结果进行用电安全监管。
为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统；包括智能故障电弧探测器、智能断路器、故障电弧分析装置和云服务器终端；
所述故障电弧分析装置包括前级电弧信号采集电路、EMI滤波器、后级电弧信号采集电路、NB-IoT模块、微处理器以及电源模块；
所述EMI滤波器、智能故障电弧探测器以及智能断路器依次串联连接；
所述电源模块与微处理器的电源端电连接；
所述前级电弧信号采集电路与EMI滤波器的输入端电连接，所述后级电弧信号采集电路与EMI滤波器的输出端电连接；
所述前级电弧信号采集电路、后级电弧信号采集电路、智能故障电弧探测器以及智能断路器分别与微处理器电连接；
所述NB-IoT模块与微处理器通信连接；
所述NB-IoT模块通过移动无线互联网与云服务器终端无线连接。
进一步的，还包括声光警报器，所述声光警报器与微处理器电连接。
进一步的，还包括电压电流采集电路，所述电压电路采集电路与EMI滤波器的输入端电连接；所述电压电流采集电路与微处理器电连接。
进一步的，还包括显示屏，所述显示屏与微处理器电连接。
通过采用前述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统通过智能故障电弧探测器探测线路中是否发生故障电弧，一旦智能故障电弧探测器探测到线路中发生故障电弧，则形成电弧发生信息传递给微处理器；同时对比EMI滤波器输入端和输出端的电弧信号的信噪比来判断电弧来源方向。
若智能故障电弧探测器探测到线路中发生故障电弧，并且电弧来源方向为电网输入端，则微处理器判断线路电网输入端发生故障电弧，控制智能断路器断路，声光警报器发出警报，防止故障电弧造成负载设备损坏；同时故障电弧分析装置将故障电弧信息通过NB-IoT模块上传至云服务器终端，用户可通过移动终端设备访问云服务器终端查看线路是否发生故障电弧。若智能故障电弧探测器探测到线路中发生故障电弧，并且电弧来源方向为负载端，则可能是切入大功率的负载设备，智能断路器不动作。
进一步的，通过电压电流采集电路检测线路的电压、电流，并且通过电压和电流计算用电功率，显示于显示屏。
附图说明
图1是本实用新型背景技术的结构示意图；
图2是本实用新型实施例的电路连接框图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
参考图1，本具体实施例提供基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，包括智能故障电弧探测器1、智能断路器2、故障电弧分析装置3和云服务器终端4。所述智能故障电弧探测器1和智能断路器2均为本领域常规设备，在此不做详细赘述。
所述故障电弧分析装置3包括EMI滤波器30、前级电弧信号采集电路31、后级电弧信号采集电路32、微处理器33、电源模块34、NB-IoT模块35、声光警报器36、电压电流采集电路37和显示屏38。通过EMI滤波器30过滤线路中的电流噪声，所述前级电弧信号采集电路31和后级电弧信号采集电路32用于采集线路中的电弧信号。所述EMI滤波器30、前级电弧信号采集电路31和后级电弧信号采集电路32均为现有电子设备。在本具体实施例中，优选的所述微处理器33采用MT8980处理器。上述和电路模块均为现有电子设备。
所述EMI滤波器30、智能故障电弧探测器1以及智能断路器2依次串联连接。所述EMI滤波器30的输入端连接电网。所述智能断路器2输出端连接负载。
所述电源模块34与微处理器33的电源端电连接，通过电源模块34为微处理器33供电。
所述前级电弧信号采集电路31与EMI滤波器30的输入端电连接，所述后级电弧信号采集电路32与EMI滤波器30的输出端电连接。通过对比EMI滤波器30输入端和输出端的电弧信号信噪比来判断电弧来源方向是电网输入端还是负载端。
所述电压电路采集电路37与EMI滤波器30的输入端电连接。
所述智能故障电弧探测器1、智能断路器2、前级电弧信号采集电路31、后级电弧信号采集电路32、声光警报器36、电压电流采集电路37和显示屏38分别与微处理器33电连接。
所述NB-IoT模块35与微处理器33通信连接；所述NB-IoT模块35通过移动无线互联网与云服务器终端4无线连接。
工作原理：通过智能故障电弧探测器1检测线路中是否发生故障电弧，一旦智能故障电弧探测器1探测到线路中发生故障电弧，则形成电弧发生信息传递给微处理器33；同时对比EMI滤波器30输入端和输出端的电弧信号信噪比来判断电弧来源方向。
若智能故障电弧探测器1探测到线路中发生故障电弧，并且电弧来源方向为电网输入端，则微处理器33判断线路电网输入端发生故障电弧，控制智能断路器2断路，声光警报器36发出警报，防止故障电弧造成负载设备损坏；同时故障电弧分析装置3将故障电弧信息通过NB-IoT模块35上传至云服务器终端4，用户可通过移动终端设备访问云服务器终端4查看线路是否发生故障电弧。
若智能故障电弧探测器1探测到线路中发生故障电弧，并且电弧来源方向为负载端，则可能是切入大功率的负载，智能断路器2不动作。有效防止智能故障电弧探测器1受负载设备切入的干扰，误判为发生故障电弧。
通过电压电流采集电路37检测线路的电压、电流，并且通过电压和电流计算用电功率，显示于显示屏38，方便用户查看用电情况。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，其特征在于：
包括智能故障电弧探测器、智能断路器、故障电弧分析装置和云服务器终端；
所述故障电弧分析装置包括前级电弧信号采集电路、EMI滤波器、后级电弧信号采集电路、NB-IoT模块、微处理器以及电源模块；
所述EMI滤波器、智能故障电弧探测器以及智能断路器依次串联连接；
所述电源模块与微处理器的电源端电连接；
所述前级电弧信号采集电路与EMI滤波器的输入端电连接，所述后级电弧信号采集电路与EMI滤波器的输出端电连接；
所述前级电弧信号采集电路、后级电弧信号采集电路、智能故障电弧探测器以及智能断路器分别与微处理器电连接；
所述NB-IoT模块与微处理器通信连接；
所述NB-IoT模块通过移动无线互联网与云服务器终端无线连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，其特征在于：
还包括声光警报器，所述声光警报器与微处理器电连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，其特征在于：
还包括电压电流采集电路，所述电压电流采集电路与EMI滤波器的输入端电连接；所述电压电流采集电路与微处理器电连接。
4.根据权利要求3所述的基于物联网技术的智慧用电安全监管与电能管理系统，其特征在于：
还包括显示屏，所述显示屏与微处理器电连接。
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