本发明涉及低压配电领域，特别涉及一种过载长延时保护方法、装置和系统。
背景技术：
通常，在低压配电系统的配电线路中设置有过载长延时保护装置，根据配电线路额定电流配置长延时整定值Ir和长延时整定动作时间Tr，当配电线路中的电流值大于长延时整定值Ir时，则长延时保护装置会累计配电线路中产生的热量。如果配电线路中的电流值持续大于Ir，则配电线路产生的热量会持续累积，当累计热量上升到一定程度时触发断路器脱扣跳闸来断开电路，从而保护配电线路的安全。
现有技术中的过载长延时保护装置的工作原理如图1所示，在配电线路中出现间隔性的电流过载(电流值大于Ir)时，过载长延时保护装置对配电线路产生的累计热量会间隔重新进行累计。若在电流过载持续大于Ir的时间内，累计热量值未达到跳闸阈值，则不触发断路器跳闸；在配电线路中再次出现电流过载时重新开始热量累计，直到重新开始的累计热量值超过跳闸阈值时才触发断路器跳闸。
但是，若配电线路中在前次电流过载时产生的热量未消散时重新开始热量累计，则会导致重新累计的热量值不准确，从而造成断路器跳闸动作延时，对线路的长延时保护误差大，影响线路安全。
技术实现要素：
本发明的实施例提供一种过载长延时保护方法、装置和系统，以准确地获取线路中产生的热量累计值，进而实现对线路安全的有效保护。
为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种过载长延时保护方法，包括：通过对电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值进行热量衰减计算，获取所述电路在当前时间的衰减热量累计值；当电路在当前时间再次出现电流过载时，在所述衰减热量累计值的基础上继续计算所述电路中产生的第二热量累计值；在第二热量累计值大于或等于预设热量阈值时控制所述电路断开。
可选地，在所述通过对电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值进行热量衰减计算，获取所述电路在当前时间的衰减热量累计值之前，所述方法还包括：获取电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值；若所述第一热量累计值大于或等于预设热量阈值，则控制所述电路断开；所述对电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值进行热量衰减计算，包括：若所述第一热量累计值小于所述预设热量阈值，则对所述第一热量累计值进行所述热量衰减计算。
可选地，所述电路中出现电流过载为：所述电路中的电流值在增大至第一预设电流阈值之后，并在减小至第二预设电流阈值之前出现的电流过载；其中，所述第一预设电流阈值大于所述第二预设电流阈值，并且，第二预设电流阈值大于所述电路中的长延时整定电流值。
可选地，所述方法还包括：获取所述电路中的电流值；其中，所述电流值包括所述电路中的电流在单位时间段内的电流平均值Ia；或者，所述电流值包括所述电路中的电流在单位时间段内的实际电流平均值Ioa，所述实际电流平均值Ioa＝Ia*k1，k1为电流转换系数，所述电流转换系数根据所述电路的电流电压测量范围和模数转换位数确定。
可选地，所述电流值包括所述实际电流平均值Ioa；所述电路中出现电流过载持续的第一时长包括n个单位时间段，所述第一热量累计值Qsumn＝Qsumn-1+Ioa2；和/或，所述电路中再次出现电流过载持续的第三时长包括n″个单位时间段，所述第二热量累计值Qsumn″＝Qsumn″-1+Ioa2。
可选地，所述电路中出现电流过载至再次出现电流过载之间间隔的第二时长包括n′个单位时间段；所述热量衰减计算通过公式：Qsumn′＝Qsumn′-1*k2计算；其中，Qsumn′为所述衰减热量累计值；k2为热量损耗系数，0<k2≤1。
根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提供一种过载长延时保护装置，包括：计算模块，用于通过对电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值进行热量衰减计算，获取所述电路在当前时间的衰减热量累计值；当电路在当前时间再次出现电流过载时，在所述衰减热量累计值的基础上继续计算所述电路中产生的第二热量累计值；控制模块，用于在所述第二热量累计值大于或等于预设热量阈值时控制所述电路断开。
可选地，所述计算模块还用于：获取电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值；所述控制模块还用于若所述第一热量累计值大于或等于预设热量阈值，则控制所述电路断开；所述计算模块用于对小于所述预设热量阈值的所述第一热量累计值进行所述热量衰减计算。
可选地，所述装置还包括：电流获取模块，用于获取所述电路中的电流值；其中，所述电流值包括所述电路中的电流在单位时间内的实际电流平均值Ioa，所述实际电流平均值Ioa＝Ia*k1，Ia为所述电路中的电流在单位时间段内的电流平均值，k1为电流转换系数，所述电流转换系数根据所述电路的电流电压测量范围和模数转换位数确定；所述电路中出现电流过载持续的第一时长包括n个单位时间段，所述计算模块通过公式：Qsumn＝Qsumn-1+Ioa2计算第一热量累计阈值Qsumn；和/或，所述电路中再次出现电流过载持续的第三时长包括n″个单位时间段，所述计算模块通过公式：Qsumn″＝Qsumn″-1+Ioa2计算第二热量累计值Qsumn″；和/或，所述电路中出现电流过载至所述电路中再次出现电流过载之间间隔的第二时长包括n′个单位时间段，所述计算模块通过公式：Qsumn′＝Qsumn′-1*k2进行所述热量衰减计算；其中，Qsumn′为所述衰减热量累计值，k2为热量损耗系数，0<k2≤1。
根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提供一种过载长延时保护系统，包括处理器、电流检测装置和断路器；所述处理器中设置有如上任一项所述的过载长延时保护装置；所述电流检测装置和所述断路器均设置在低压配电系统的配电线路中，并分别与所述过载长延时保护装置连接。
本发明实施例的过载长延时保护方法、装置和系统，通过对电路中出现电流过载时产生的热量累计值进行衰减计算，来获取电路在当前时间的衰减热量累计值，从而在电路中再次出现电流过载时，通过在衰减热量累计值的基础上继续进行热量累计，来准确地获取电路中产生的热量累计值，可以在热量累计值大于或等于预设热量阈值的情况下及时控制电路断开，实现对线路安全的有效保护；该过载长延时保护的方案，有效地解决了现有技术中的长延时保护装置在电路中出现间隔性的电流过载时，无法准确获取电路中产生的热量累计值的问题；该过载长延时保护的方案适用于对低压配电线路进行有效地安全保护。
附图说明
图1为现有技术中的过载长延时保护装置的原理示意图；
图2为本发明的实施例一的过载长延时保护方法的步骤流程图；
图3为本发明的实施例一的过载长延时保护方法的原理示意图；
图4为本发明的实施例二的过载长延时保护方法的步骤流程图；
图5为本发明的实施例三的过载长延时保护装置的结构框图；
图6为本发明的实施例四的过载长延时保护系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)对本发明实施例的过载长延时保护方法和系统进行详细描述。
实施例一
图2为本发明的实施例一的过载长延时保护方法的步骤流程图。该方法适用于对低压配电线路进行有效地电流过载长延时保护。
本实施例的过载长延时保护方法，可以由任意具有相应的数据采集和处理功能的设备来执行，包括但不限于设置在配电线路中的配电终端或者智能长延时断路器等。
如图2所示，本实施例的过载长延时保护方法包括：
步骤S210：通过对电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值进行热量衰减计算，获取电路在当前时间的衰减热量累计值。
如图3所示，示出了对电路中的热量进行累计后获得热量累计值的曲线，其中，横轴为时间，纵轴为累计热量，原点为电路中开始出现电流过载对应的时间。在电路中出现故障引起电流过载时，电路中产生的热量不断增加。第一热量累计值为对电路中出现电流过载时产生的热量进行累计得到的热量值。在电路中出现的故障消除之后，电流减小至小于长延时整定电流值，由于线路具有一定的散热能力，使得电路中的累计热量减小，因此，第一累计热量值逐渐减小(例如，图中示出的热量衰减曲线)。基于此，本方案对第一热量累计值进行热量衰减计算，来获取电路在当前时间的衰减热量累计值，也即，在电路出现电流过载后，获取电路中正在衰减的热量累计值。
其中，衰减热量累计值的大小在电路中出现的电流过载后随着时间的增加而减小。
步骤S220：当电路在当前时间再次出现电流过载时，在衰减热量累计值的基础上继续计算电路中产生的第二热量累计值。
若电路中前次出现电流过载至再次出现电流过载的间隔时间较大，衰减热量累计值逐渐减小至零。
若间隔时长较小，则衰减热量累计值不能减小至零。在这种情况下，若电路中再次出现电流过载，在以步骤S110中获取的衰减热量累计值为基础，对再次出现的电流过载在电路中引起的热量继续进行累加计算，得到第二热量累计值。
相对于现有技术中对电路中再次出现电流过载产生的热量重新进行累计，本方案考虑电路中正在衰减的热量，能够准确地得到第二热量累计值。
步骤S230：在第二热量累计值大于或等于预设热量阈值时控制电路断开。
其中，预设热量阈值为线路能够承受的热量值，在电路中产生的热量值超过该预设热量阈值时，会造成线路损坏，进而引起电气事故。通过将获取的第二热量累计值与预设热量阈值进行比较，若第二热量累计值大于或等于预设热量阈值，则控制电路断开，以避免电路中继续产生热量，从而保证线路安全。该阈值即为图3中示出的跳闸阈值。
本实施例中，由于准确地获取了第二热量累计值，在将第二热量累计值与预设热量阈值进行对比时，可以准确地判断出第二热量累计值是否达到预设热量阈值，进而在第二热量累计值达到预设热量阈值时，相应地控制电路及时断开，避免电路断开延时影响线路安全。如图3所示，相对于现有技术中对电路中再次出现电流过载时重新进行热量累计的过载长延时保护方案，本方案能够及时检测到第二热量累计值达到预设热量阈值，并控制电路断开，避免延时Δt断开对电路造成损伤，以及避免引起电气火灾。
值得说明的是，执行该步骤，若获取的第二热量累计值小于预设热量阈值，则继续对电路中产生的热量进行累计。并且，在电路中再次出现的电流过载消除后，还可以重复执行上述步骤S110至S130，对第二热量累计值进行热量衰减计算，从而在电路中出现下次电流过载时能够准确地获取电路中产生的热量，对电路进行有效地保护。
本发明实施例的过载长延时保护方法，通过对电路中出现电流过载时产生的热量累计值进行衰减计算，来获取电路在当前时间的衰减热量累计值，从而在电路中再次出现电流过载时，通过在衰减热量累计值的基础上继续进行热量累计，来准确地获取电路中产生的热量累计值，可以在热量累计值大于或等于预设热量阈值的情况下及时控制电路断开，实现对线路安全的有效保护。
该过载长延时保护的方法，相当于对电路中产生的热量进行热记忆，从而可以准确地获取电路中的热量累计值，有效地解决了现有技术中的长延时保护装置在电路中出现间隔性的电流过载时，无法准确获取电路中产生的热量累计值的问题；该过载长延时保护的方法适用于对低压配电线路进行有效地安全保护。
实施例二
图4为本发明的实施例二的过载长延时保护方法的步骤流程图。本实施例中，以设置在低压配电系统中的配电线路中的配电终端为执行主体来执行该过载长延时保护方法为例进行说明，但本领域技术人员应当明了，在实际应用中，该过载长延时保护方法可以由任意具有相应的数据采集和处理功能的设备来执行并实现。
如图4所示，本实施例的过载长延时保护方法包括：
步骤S410：获取电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值，若第一热量累计值大于或等于预设热量阈值，则控制电路断开。
一种可行的实施方式中，通过在低压配电系统的配电线路中设置电流检测装置实时检测电路中电流，以及通过在配电终端中设置电路中的长延时整定电流值Ir来判断电路中是否出现电流过载，并在电路中出现电流过载时，获取电路中产生的第一热量累计值。
其中，电流过载为电路中的电流值在增大至第一预设电流阈值之后，并在减小至第二预设电流阈值之前出现的电流过载。其中，第一预设电阈值大于第二预设电流阈值，第二预设电流阈值大于电路中所设置的长延时整定电流值Ir。例如，第一预设电流阈值为1.2Ir，第二预设电流阈值1.05Ir。在配电终端获取的电路中出现故障引起电流值增大至大于1.2Ir后，以及在电流值减小至1.05Ir之前，均判断电路中出现电流过载。
在这里说明，上述电流值可以为电路中的电流在单位时间段(例如，获取的电流信号的一个周波的时间)内的电流平均值Ia，也可以是电路中的电流在单位时间段内的实际电流平均值Ioa，并优选为实际电流平均值Ioa。其中，实际电流平均值Ioa＝Ia*k1，k1为电流转换系数，电流转换系数k1根据电路的电流电压测量范围和模数转换位数确定。例如，实际电路的电流测量范围为0～100A，模数转换位数为12位时，k1为0.04883。
在判断出电路中出现电流过载时，可以但不限于采用下述方法来获取第一热量累计值。
获取电路中出现电流过载持续的第一时长，并确定第一时长包括n个单位时间段，通过公式：Qsumn＝Qsumn-1+Ioa2来计算第一热量累计值Qsumn。在实际的应用场景中，配电终端实时获取电流检测装置采集的电流信号，在判断电路中的电流值大于第一预设电流阈值后判断电路中出现电流过载，并实时计算每个单位时间段内的第一热量累计值Qsumn。
在配电终端计算出的第一热量累计值大于或等于预设热量阈值时控制电路断开。例如，配电终端向设置在配电线路中的断路器发送控制信号，控制断路器跳闸来断开电路。
本实施例中，预设热量阈值Qth＝(Ir*k3)2*Tr。其中，Ir为所述电路中的长延时整定电流值；Tr为所述电路中的长延时整定动作时间；k3的取值范围为3至9，并优选为6。
步骤S420：若第一热量累计值小于预设热量阈值，则对第一热量累计值进行热量衰减计算，获取电路在当前时间的衰减热量累计值。
若配电终端计算出的第一热量累计值小于预设热量阈值，则可以确定第一热量累计值不足以影响线路安全，无需控制电路断开。但是，线路中存在逐渐减小的第一热量累计值，通过对第一热量累计值进行热量衰减计算，可以计算得到电路中的衰减热量累计值。
例如，获取电路中出现电流过载至再次出现电流过载之间间隔的第二时长，第二时长包括n′个单位时间段。
通过公式Qsumn′＝Qsumn′-1*k2可以进行热量衰减计算。其中，Qsumn′为衰减热量累计值，k2为热量损耗系数，0<k2≤1。k2的具体数值由通电线缆的散热效果以及通电线路所处的环境确定。对于散热效果较佳且所处环境温度较低的通信线缆，k2的数值较小。
在第一热量累计值开始衰减的第一个单位时间段内，衰减热量累计值Qsumn′＝Qsumn*k2，其中，Qsumn为第n个单位时间段内的第一热量累计值，是电流过载消除时的第一热量累计值。在第一热量累计值的衰减过程中，衰减热量累计值Qsumn′＝Qsumn′-1*k2，其中，Qsumn′-1为当前单位时间段的前一个单位时间段内的衰减热量累计值。
在这里说明，在其他实施例中，热量衰减计算的方式不限于通过上述公式进行，能够计算出电路中正在衰减的热量累计值的方式均可以应用之本方案中。
步骤S430：当电路中再次出现电流过载时，在衰减热量累计值的基础上继续计算电路中产生的第二热量累计值。
在配电终端再次检测到电路中出现电流过载时，通过在对第一热量累计值进行热量衰减计算获取的衰减热量累计值的基础上，继续对电路中再次出现的电流过载引起的热量进行累计，获得第二热量累计值。
例如，获取电路中再次出现电流过载持续的第三时长，并确定第三时长包括n″个单位时间段，通过公式：Qsumn″＝Qsumn″-1+Ioa2来计算第二热量累计阈值Qsumn″。也就是说，第一热量累计值的计算方式和第二热量累计至的计算方式可以相同。
步骤S440：在第二热量累计值大于或等于预设热量阈值时控制电路断开。
在配电终端计算出第二热量累计值Qsumn″之后，将第二热量累计值Qsumn″与预设热量阈值Qth进行比较，若Qsumn″大于或等于Qth，则控制电路断开，以消除电路存在的过载电流，从而避免电路中继续产生热量损坏线路。
本发明实施例的过载长延时保护方法，在上述实施例一的基础上进一步示出了获取电路中出现电流过载时产生的热量累计值的具体方式，并在热量累计值大于或等于预设值热量阈值时控制电路断开，从而防止线路因温度过热出现损伤；以及，进一步示出了的对热量累计值进行热量衰减计算的具体方法，并在衰减热量累计值的基础上对电路中再次出现的电流过载时产生的热量继续进行累计，从而准确地获取电路中产生的热量累计值，可以在热量累计值大于或等于预设热量阈值的情况下及时控制电路断开，有效地实现了对线路安全的保护。
该过载长延时保护的方法，相当于对电路中产生的热量进行热记忆，从而可以准确地获取电路中的热量累计值，有效地解决了现有技术中的长延时保护装置在电路中出现间隔性的电流过载时，无法准确获取电路中产生的热量累计值的问题；该过载长延时保护的方法适用于对低压配电线路进行有效地安全保护。
实施例三
图5为本发明的实施例三的过载长延时保护装置的结构框图。
如图5所示，本实施例的过载长延时保护装置包括计算模块510和控制模块520。其中，计算模块510用于通过对电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值进行热量衰减计算，获取电路在当前时间的衰减热量累计值；当电路在当前时间再次出现电流过载时，在衰减热量累计值的基础上继续计算电路中产生的第二热量累计值；控制模块520用于在第二热量累计值大于或等于预设热量阈值时控制电路断开。
可选地，计算模块510还用于获取电路中出现电流过载时产生的第一热量累计值；控制模块520还用于若所述第一热量累计值大于或等于预设热量阈值，则控制所述电路断开；计算模块510用于对小于所述预设热量阈值的所述第一热量累计值进行所述热量衰减计算。
可选地，该装置还包括电流获取模块530，用于获取所述电路中的电流值；其中，所述电流值包括所述电路中的电流在单位时间内的实际电流平均值Ioa，所述实际电流平均值Ioa＝Ia*k1，Ia为所述电路中的电流在单位时间段内的电流平均值，k1为电流转换系数，所述电流转换系数根据所述电路的电流电压测量范围和模数转换位数确定；
所述电路中出现电流过载持续的第一时长包括n个单位时间段，所述计算模块通过公式：Qsumn＝Qsumn-1+Ioa2计算第一热量累计阈值Qsumn；和/或，所述电路中再次出现电流过载持续的第三时长包括n″个单位时间段，所述计算模块通过公式：Qsumn″＝Qsumn″-1+Ioa2计算第二热量累计值Qsumn″；和/或，所述电路中出现电流过载至所述电路中再次出现电流过载之间间隔的第二时长包括n′个单位时间段，所述计算模块通过公式：Qsumn′＝Qsumn′-1*k2进行所述热量衰减计算；其中，Qsumn″为所述衰减热量累计值，k2为热量损耗系数，0<k2≤1。
本发明实施例的过载长延时保护装置，通过对电路中出现电流过载时产生的热量累计值进行衰减计算，来获取电路在当前时间的衰减热量累计值，从而在电路中再次出现电流过载时，通过在衰减热量累计值的基础上继续进行热量累计，来准确地获取电路中产生的热量累计值，可以在热量累计值大于或等于预设热量阈值的情况下及时控制电路断开，实现对线路安全的有效保护。
该过载长延时保护装置相当于对电路中产生的热量进行记忆，来保证获取的电路中的热量累计值的准确性，有效地解决了现有技术中的长延时保护装置在电路中出现间隔性的电流过载时，无法准确获取电路中产生的热量累计值的问题。该过载长延时保护装置适用于设置在低压配电系统中，对配电线路进行有效地安全保护。
实施例四
图6为本发明的实施例四的过载长延时保护系统的结构框图。
如图6所示，本实施例的过载长延时保护装置包括处理器610、电流检测装置620和断路器630。其中，处理器610中设置有上述实施例三的过载长延时保护装置；电流检测装置620和断路器630均设置在电路中，并分别与处理器610中的过载长延时保护装置连接。
在实际的应用场景中，可以将该过载长延时保护系统设置在低压配电系统中，以保护配电线路的安全。具体地，可以将处理器610集成在低压配电设备的配电终端中，并将电流检测装置620和断路器630连接在低压配电线路中。
由电流检测装置620实时检测配电线路中的电流，并将检测到的电流信号传输至处理器610。处理器610中的过载长延时保护装置对接收的电流信号进行处理，来判断判断线路中是否发生电流过载；并在电流过载时计算电路中产生的热量累计值，以及在电流过载结束后计算热量累计值的热量衰减累计值，在电路中再次出现电流过载时，在热量衰减累计值的基础上继续进行热量累计，从而准确地计算出电路中的热量累计值，在热量累计值大于或等于预设热量阈值时及时向断路器630发送断开电路的控制信号。断路器630在接收到控制信号时进行跳闸动作，从而保证电路及时断开，避免出现电路断开延时的问题，防止线路因温度过高出现损伤以及引起电气火灾，达到保护配电线路安全的目的。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明的目的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。