本发明具体涉及一种新型多功能电气火灾监控系统。
背景技术：
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，各种各样的监控系统也已经广泛应用于人们的生产和生活之中，给国家和人们的生命财产安全带来了极大的保障。电气火灾监控系统作为最为重要的安防监控系统之一，其在人们的生产生活中发挥了巨大的作用。
但是，目前的电气火灾监控系统存在着如下问题：
1）现有的电气火灾安全产品主要基于剩余电流和温度技术进行火灾故障后的事后报警，侧重漏电监测；而随着现代非线性负荷及新能源的大量使用，线路的谐波污染非常大，负荷的三相不平衡也比较大，谐波及不平衡电流都会叠加在零线上，造成零线电流过载，并且当前安规规定在零线上不允许安装过流保护装置，这样就造成了零线火灾无法控制的局面；
2）现有产品主要为剩余电流式探测器和测温式探测器，功能单一，不能全面监测线路数据，无法对线路情况进行多方位、深层次的分析，做不到有效补偿与预警；
3）负载线路各监测点之间的电压差可能非常高、安全隐患大，现有产品没有解决在同一产品上实现多种监测数据采集的电气全隔离这个难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够全面监控电气线路运行数据从而实现火灾报警、功能齐全、而且电气隔离效果好、使用安全的新型多功能电气火灾监控系统。
本发明提供的这种新型多功能电气火灾监控系统，包括电源模块、控制模块、相线运行数据采集模块、开关量输入模块、开关量输出模块和通信模块，还包括零线电流采集模块；电源模块给所述监控系统供电；相线运行数据采集模块、零线电流采集模块、开关量输入模块、开关量输出模块和通信模块均与控制模块连接；相线运行数据采集模块和零线电流采集模块用于采集电气所有线路的运行数据信息并传入控制模块；控制模块根据采集到的电气线路运行数据信息和开关量输入模块输入的开关量信号做出火灾判断，并输出控制信号通过开关量输出模块输出开关量输出信号，并将所述监控系统的运行信息通过通信模块对外进行发送。
所述的新型多功能电气火灾监控系统还包括温度监控模块；温度监控模块与控制模块连接，用于采集电气线路的工作温度并将采集到的温度信息传入控制模块。
所述的温度监控模块包括若干路温度监控支路；每一路温度监控支路包括依次串接的温度导热铜片、导热绝缘层、温度传感器、温度滤波器和温度采集单元；温度导热铜片用于感知被测量点温度，导热绝缘层用于温度传递并实现4kV的交直流电压隔离，温度传感器用于把传递过来的温度信号转换为对应的电阻信号，再经相应电路转换为电压信号，然后经温度滤波器滤波，再经温度采集单元处理后输出到控制模块。
所述的相线运行数据采集模块包括相线电压运行数据采集模块和相线电流运行数据采集模块；所述相线电压运行数据采集模块用于采集相线的运行电压数据，相线电流运行数据采集模块用于采集相线的运行电流数据。
所述的新型多功能电气火灾监控系统还包括电气隔离模块；电气隔离模块包括相线电气隔离模块和零线电流隔离模块；相线电气隔离模块连接在相线运行数据采集模块与电气线路的相线之间，用于隔离电气线路与所述相线运行数据采集模块；零线电流隔离模块连接在零线电流采集模块与电气线路的零线之间，用于隔离电气线路的零线与所述零线电流采集模块。
所述的相线电气隔离模块包括电压相线隔离模块和电流相线隔离模块；电压相线隔离模块包括A相电压隔离模块、B相电压隔离模块和C相电压隔离模块；所述的电流相线隔离模块包括A相电流隔离模块、B相电流隔离模块和C相电流隔离模块。
所述的每一相的电压隔离模块均包括限流电阻、压敏电阻、隔离电压互感器、电压转换电阻和电压滤波器，且限流电阻的一端与隔离电压互感器的1脚连接，限流电阻的另一端与压敏电阻的一端连接，压敏电阻的另一端与隔离电压互感器的2脚连接，隔离电压互感器的3脚与电压转换电阻的一端、电压滤波器的一端分别连接，隔离电压互感器的4脚与电压转换电阻的另一端、电压滤波器的另一端分别连接。
所述的每一相的电流隔离模块均包括隔离电流互感器、电压转换电阻和相电流滤波器，且隔离电流互感器的1脚和2脚与外部A相电流输入连接，隔离电流互感器的3脚与电压转换电阻的一端、相电流滤波器的一端分别连接，隔离电流互感器的4脚与电压转换电阻的另一端、相电流滤波器的另一端分别连接。
所述的零线电流隔离模块包括隔离电流互感器、电压转换电阻和零线电流滤波器，隔离电流互感器的1脚和2脚与外部零线电流输入连接，隔离电流互感器的3脚与电压转换电阻的一端、零线电流滤波器的一端分别连接，所述隔离电流互感器的4脚与电压转换电阻的另一端、零线电流滤波器的另一端分别连接。
所述的相线运行数据采集模块和零线电流采集模块均采用专用型号为IDT90E36的计量芯片，采用FFT傅里叶变换算法进行数据的真有效值采集；其中所述相线运行数据采集模块输出相线电流、相线谐波、相线基波、三相不平衡、电压、功率、电能、剩余电流等值，相线电参数采集的频率参考基准为对应相电压；零线电流采集模块输出零线电流、零线谐波电流、零线基波电流等值，零线电流采集的频率参考基准为A/B/C三相电压，并按ABC顺序，以最前的有效相为参考。如果A/B/C三相电压都缺失，则相线电参数采集及零线电流采集都采用50Hz的标准参考频率。
本发明提供的这种新型多功能电气火灾监控系统，能监测线路的零线电流并可对零线进行全面防范，能监测线路的谐波并进行谐波预警和谐波补偿，能监测线路的三相不平衡并进行线路负载平衡分析，而且同时把零线电流、谐波、三相不平衡、相电压、相电流、功率、电能及通用的剩余电流、多路温度等功能都集中到了一个产品上，可对线路做多方面预警和分析，还进一步实现了各测量点的电气全隔离，保证人员和设备安全。
附图说明
图1为本发明在三相线路应用时的功能模块示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的功能模块示意图：本发明提供的这种新型多功能电气火灾监控系统，包括电源模块、控制模块、相线运行数据采集模块、开关量输入模块、开关量输出模块、通信模块、零线电流采集模块、温度监控模块和电气隔离模块；电源模块给所述监控系统供电；相线运行数据采集模块、零线电流采集模块、开关量输入模块、开关量输出模块和通信模块均与控制模块连接；相线运行数据采集模块和零线电流采集模块用于采集电气所有线路的运行数据信息并传入控制模块；控制模块根据采集到的电气线路运行数据信息和开关量输入模块输入的开关量信号做出火灾判断，并输出控制信号通过开关量输出模块输出开关量输出信号，并将所述监控系统的运行信息通过通信模块对外进行发送；温度监控模块与控制模块连接，用于采集电气线路的工作温度并将采集到的温度信息传入控制模块；电气隔离模块包括相线电气隔离模块和零线电流隔离模块；相线电气隔离模块连接在相线运行数据采集模块与电气线路的相线之间，用于隔离电气线路与所述相线运行数据采集模块；零线电流隔离模块连接在零线电流采集模块与电气线路的零线之间，用于隔离电气线路的零线与所述零线电流采集模块。
温度监控模块包括若干路温度监控支路；每一路温度监控支路包括依次串接的温度导热铜片、导热绝缘层、温度传感器、温度滤波器和温度采集单元；温度导热铜片用于感知被测量点温度，导热绝缘层用于温度传递并实现4kV的交直流电压隔离，温度传感器用于把传递过来的温度信号转换为对应的电阻信号，再经相应电路转换为电压信号，然后经温度滤波器滤波，再经温度采集单元处理后输出到控制模块。
相线运行数据采集模块包括相线电压运行数据采集模块和相线电流运行数据采集模块；所述相线电压运行数据采集模块用于采集相线的运行电压数据，相线电流运行数据采集模块用于采集相线的运行电流数据。
相线电气隔离模块包括电压相线隔离模块和电流相线隔离模块：
1） 电压相线隔离模块包括A相电压隔离模块、B相电压隔离模块和C相电压隔离模块，具体包括限流电阻RA1、压敏电阻RVA、隔离电压互感器PTA、电压转换电阻RA2、电压滤波器1，限流电阻RB1、压敏电阻RVB、隔离电压互感器PTB、电压转换电阻RB2、电压滤波器2，限流电阻RC1、压敏电阻RVC、隔离电压互感器PTC、电压转换电阻RC2、电压滤波器3；限流电阻RA1的一端与隔离电压互感器PTA的1脚连接，限流电阻RA1的另一端与压敏电阻RVA的一端连接，压敏电阻RVA的另一端与隔离电压互感器PTA的2脚连接，隔离电压互感器PTA的3脚与电压转换电阻RA2的一端、电压滤波器1的一端分别连接，隔离电压互感器PTA的4脚与电压转换电阻RA2的另一端、电压滤波器1的另一端分别连接；限流电阻RB1的一端与隔离电压互感器PTB的1脚连接，限流电阻RB1的另一端与压敏电阻RVB的一端连接，压敏电阻RVB的另一端与隔离电压互感器PTB的2脚连接，隔离电压互感器PTB的3脚与电压转换电阻RB2的一端、电压滤波器2的一端分别连接，隔离电压互感器PTB的4脚与电压转换电阻RB2的另一端、电压滤波器2的另一端分别连接，限流电阻RC1的一端与隔离电压互感器PTC的1脚连接，限流电阻RC1的另一端与压敏电阻RVC的一端连接，压敏电阻RVC的另一端与隔离电压互感器PTC的2脚连接，隔离电压互感器PTC的3脚与电压转换电阻RC2的一端、电压滤波器3的一端分别连接，隔离电压互感器PTC的4脚与电压转换电阻RC2的另一端、电压滤波器3的另一端分别连接；
压敏电阻RVA、RVB、RVC用于对外接输入电压进行限压，滤除冲击电压；所述限流电阻RA1、RB1、RC1用于对输入信号进行限流并把电压信号转换成隔离电压互感器PTA、PTB、PTC可接收的毫安级电流小信号；所述隔离电压互感器PTA、PTB、PTC用于在原边接收毫安级电流小信号后在次边同步输出同等大小的毫安级电流小信号，并实现高压电气隔离；所述电压转换电阻RA2、RB2、RC2用于把隔离电压互感器PTA、PTB、PTC次边的毫安级电流小信号转换成毫伏级电压小信号，并经电压滤波器1、电压滤波器2、电压滤波器3滤波后同步输出到相线采集单元和零线电流采集单元的电压输入回路；
2） 电流相线隔离模块包括A相电流隔离模块、B相电流隔离模块和C相电流隔离模块；具体包括隔离电流互感器CTA、电压转换电阻RA3、相电流滤波器1，隔离电流互感器CTB、电压转换电阻RB3、相电流滤波器2，隔离电流互感器CTC、电压转换电阻RC3、相电流滤波器3，隔离电流互感器CTS、电压转换电阻RS3和零线电流滤波器；隔离电流互感器CTA的1脚和2脚与外部A相电流输入连接，隔离电流互感器CTA的3脚与电压转换电阻RA3的一端、相电流滤波器1的一端分别连接，隔离电流互感器CTA的4脚与电压转换电阻RA3的另一端、相电流滤波器1的另一端分别连接；隔离电流互感器CTB的1脚和2脚与外部B相电流输入连接，隔离电流互感器CTB的3脚与电压转换电阻RB3的一端、相电流滤波器2的一端分别连接，隔离电流互感器CTB的4脚与电压转换电阻RB3的另一端、相电流滤波器2的另一端分别连接；隔离电流互感器CTC的1脚和2脚与外部C相电流输入连接，隔离电流互感器CTC的3脚与电压转换电阻RC3的一端、相电流滤波器3的一端分别连接，隔离电流互感器CTC的4脚与电压转换电阻RC3的另一端、相电流滤波器3的另一端分别连接；隔离电流互感器CTS的1脚和2脚与外部剩余电流输入连接，隔离电流互感器CTS的3脚与电压转换电阻RS3的一端、剩余电流滤波器的一端分别连接，隔离电流互感器CTS的4脚与电压转换电阻RS3的另一端、剩余电流滤波器的另一端分别连接。
零线电流隔离模块包括隔离电流互感器CTN、电压转换电阻RN3和零线电流滤波器，隔离电流互感器CTN的1脚和2脚与外部零线电流输入连接，隔离电流互感器CTN的3脚与电压转换电阻RN3的一端、零线电流滤波器的一端分别连接，隔离电流互感器CTN的4脚与电压转换电阻RN3的另一端、零线电流滤波器的另一端分别连接。
所述电流互感器CTA、CTB、CTC、CTS、CTN从原边接收大电流信号后在次边同步输出毫安级电流小信号，并实现高压电气隔离；所述电压转换电阻RA3、RB3、RC3、RS3用于把隔离电流互感器CTA、CTB、CTC、CTS次边的毫安级电流小信号转换成毫伏级电压小信号，并经相电流滤波器1、相电流滤波器2、相电流滤波器3、剩余电流滤波器滤波后输出到相线采集单元的电流输入回路；所述电压转换电阻RN3用于把隔离电压互感器CTN次边的毫安级电流小信号转换成毫伏级电压小信号，并经零线电流滤波器滤波后输出到零线电流采集单元的电流输入回路。
所述隔离电压互感器PTA、PTB、PTC为PCB插装计量专用型2mA/2mA或类似规格互感器，所述隔离电流互感器CTA、CTB、CTC、CTS、CTN为PCB插装计量专用型1（10）A/1mA或类似规格互感器。
相线运行数据采集模块和零线电流采集模块均采用专用型号为IDT90E36的计量芯片，采用FFT傅里叶变换算法进行数据的真有效值采集；其中所述相线运行数据采集模块输出相线电流、相线谐波、相线基波、三相不平衡、电压、功率、电能、剩余电流等值，相线电参数采集的频率参考基准为对应相电压；零线电流采集模块输出零线电流、零线谐波电流、零线基波电流等值，零线电流采集的频率参考基准为A/B/C三相电压，并按ABC顺序，以最前的有效相为参考。如果A/B/C三相电压都缺失，则相线电参数采集及零线电流采集都采用50Hz的标准参考频率。
所述的开关量输入模块、通讯模块采用光耦隔离；所述开关量输出模块采用电磁式继电器隔离；电源模块采用开关电源，用脉冲变压器隔离，输出多组隔离工作电压给各个模块，保证各模块间的电气隔离。