AC380V回路电气安全管控方法及系统与流程

文档序号：22503024发布日期：2020-10-13 09:37阅读：217来源：国知局

本发明涉及电气安全管控技术领域，具体涉及一种ac380v回路电气安全管控方法及系统。

背景技术：

在我国现阶段的各类安全事故中，电气火灾等电气安全事故的数量和危害性遥居第一位。而且由于电气火灾具备隐蔽性强，燃烧快不易扑灭等特点，人们很早就意识到做好电气火灾监控等安全治理工作的重要性。

目前，更好地做好电气安全监测工作，人们开始以剩余电流和温度检测技术为基础，引入了新的电监测指标，多方位的考虑造成电气安全事故的不同因素。例如授权公告号为cn109596947a的发明专利《一种基于绝缘电导的电气绝缘老化监测预警方法、装置》，该发明引入了绝缘电导的时间积分指标，可以实现电气绝缘老化的预警监测，进一步帮助人们及时发现电气安全隐患。

但是，本发明的申请人发现，在电气安全管控技术领域尤其是在ac380v回路中，只增加对绝缘因素的度量，对于报警预警电气火灾等电气安全事故来说是远远不够的。因为这容易导致用电系统在负载电压较高状态下出现漏报或低估存在的电气安全隐患问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种ac380v回路电气安全管控方法及系统，解决了现有技术中用电系统在负载电压较高状态下容易漏报或低估存在的电气安全隐患问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种ac380v回路电气安全管控方法，方法包括：

s1、采集被监测ac380v回路的实时电信号，将实时电信号经信号调理电路滤波后输入具备电能计量功能的芯片，实时电信号包括三相负载电流、三相负载电压和剩余电流信号；

s2、芯片对实时电信号进行处理得到实时数据，具体步骤包括：

s21、芯片对实时电信号进行采样和滑窗有效值计算，滑窗的滑动刻度均为预设时间段，芯片持续计算实时电信号得到实时数据，同时根据预设的阈值组，每隔滑动刻度对实时数据进行判断，实时生成报警事件数据，

报警事件包括回路中a相或b相或c相过压、a相或b相或c相欠压、a相或b相或c相过流、漏电，

实时数据包括三相全波负载电压，三相基波负载电压ua、ub、uc，三相全波负载电流，三相基波负载电流ia、ib、ic，全波剩余电流，基波剩余电流is，指标组，芯片包括用于计算有功功率的模块，生成三相基波有功功率，结合ua、ub、uc、is生成指标组，指标组用于对漏电报警事件的对应故障点进行选线，

s22、芯片对实时电信号进行采样和跳窗时间积分计算，跳窗的窗口宽度为预设时间段，芯片每隔跳窗的窗口宽度计算实时电信号生成时段数据，时段数据包括三相基波剩余有功电能，三相基波剩余有功电能用于度量回路在跳窗的窗口宽度内的真实电气火灾风险。

若|cosa|>|cosb|≥|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在a相，

若|cosa|＝|cosb|>|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点不在c相，

若|cosa|＝|cosb|＝|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在任意一相。

度量具体是指：将三相基波剩余有功电能与预设阈值进行比较，当三相基波剩余有功电能高于预设阈值时，判断回路存在真实电气火灾风险。

若∫|cosa|>∫|cosb|≥∫|cosc|，则判断在跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相是a相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|>∫|cosc|，则判断在跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相不是c相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|＝∫|cosc|，则判断在跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险为三相相当。

优选的，步骤s1中实时电信号还包括三相相线及零线温度信号，实时数据还包括三相相线及零线温度实时数据，报警事件还包括回路a相或b相或c相超温或零线超温。

优选的，步骤s1中还包括将实时数据上传至云端服务器；步骤s21中还包括将报警事件数据、指标组上传至云端服务器；步骤s22中还包括将时段数据上传至云端服务器；

方法还包括：

s3、通过云端服务器汇总并存储回路的实时数据、报警事件数据、时段数据并按页面设计进行展示，供用户阅读和分析。

优选的，步骤s3中，云端服务器还用于针对报警事件数据进行未读持续提示、按预设时段计数和设计全闭环处置流程；还用于定期自动生成可供下载的监测数据报告；还用于基于时段数据和隐患分析专家系统生成预警事件，并对预警事件进行展示、未读持续提示、按预设时段计数和设计全闭环处置流程；还用于基于回路的实时数据、报警事件数据、时段数据和预警事件计数和隐患分析专家系统开发隐患智能诊断及隐患处置方法智能建议功能。

一种ac380v回路电气安全管控系统，包括监控终端；

监控终端用于采集被监测ac380v回路的实时电信号，并根据所实时电信号计算生成实时数据、报警事件数据、时段数据，实时电信号包括三相负载电流、三相负载电压和剩余电流信号，

监控终端包括互感器组、边缘计算模块、声光报警模块和云端通讯模块，互感器组、声光报警模块、云端通讯模块分别与边缘计算模块连接，边缘计算模块通过声光报警模块输出对应的报警指令，云端通讯模块用于接收实时数据、报警事件数据、时段数据并向云端服务器传输，

互感器组包括负载电压互感器组、负载电流互感器组、剩余电流互感器，互感器组用于采集实时电信号，

边缘计算模块包括信号调理电路和具备电能计量功能的芯片，信号调理电路、芯片互相连接，信号调理电路用于将实时电信号滤波后输入芯片中，

芯片对实时电信号进行处理得到实时数据，具体包括：

芯片用于对实时数据进行采样和滑窗有效值计算，滑窗的滑动刻度为预设时间段，芯片持续计算实时电信号得到实时数据，同时根据预设的阈值组，每隔滑动刻度对实时数据进行判断，实时生成报警事件数据，报警事件包括回路中a相或b相或c相过压、a相或b相或c相欠压、a相或b相或c相过流、漏电，并根据报警事件类型向声光报警模块输出对应的实时报警指令，

实时数据包括三相全波负载电压，三相基波负载电压ua、ub、uc，三相全波负载电流，三相基波负载电流ia、ib、ic，全波剩余电流，基波剩余电流is，指标组，

芯片包括用于计算单相有功功率的模块，生成三相基波有功功率，结合ua、ub、uc、is生成指标组，指标组用于对漏电报警事件的对应故障点进行选线，

芯片还用于对实时电信号进行采样和跳窗时间积分计算，跳窗的窗口宽度为预设时间段，芯片每隔跳窗的窗口宽度计算实时电信号得到实时数据，时段数据包括三相基波剩余有功电能，三相基波剩余有功电能用于度量回路在跳窗的窗口宽度内的真实电气火灾风险。

若|cosa|>|cosb|≥|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在a相，

若|cosa|＝|cosb|>|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点不在c相，

若|cosa|＝|cosb|＝|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在任意一相。

度量具体是指：将三相基波剩余有功电能与预设阈值进行比较，当三相基波剩余有功电能高于预设阈值时，判断回路存在真实电气火灾风险；

若∫|cosa|>∫|cosb|≥∫|cosc|，则判断在跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相是a相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|>∫|cosc|，则判断在跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相不是c相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|＝∫|cosc|，则判断在跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险为三相相当。

(三)有益效果

本发明提供了一种ac380v回路电气安全管控方法及系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种ac380v回路电气安全管控方法实施例的流程图；

图2为一种ac380v回路电气安全管控系统实施例的结构示意图；

图3为边缘计算模块实施例的结构示意图；

图4为一种ac380v回路电气安全管控系统又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种ac380v回路电气安全管控方法及系统，解决了现有技术中用电系统在负载电压较高状态下容易漏报或低估存在的电气安全隐患问题，实现了更准确地报警预警电力系统的电气安全隐患。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

本发明实施例通过提供一种ac380v回路电气安全管控方法，如图1所示，所述方法包括：

s1、采集被监测ac380v回路的实时电信号，将所述实时电信号经信号调理电路滤波后输入具备电能计量功能的芯片。

上述实时电信号包括三相负载电流、三相负载电压和剩余电流信号，三相相线及零线温度信号。

s2、芯片对实时电信号进行处理，具体包括：

s21、芯片对实时电信号进行采样和滑窗有效值计算，滑窗的窗口宽度和滑动刻度均为预设时间段，其中窗口宽度为0.5秒即25个周波，滑动刻度为0.005秒即四分之一个周波。上述芯片持续计算实时电信号得到实时数据，每隔1秒更新寄存器1次，同时根据预设的阈值组，每隔滑动刻度即0.005秒对实时数据进行判断，实时生成5类报警事件数据并上传至云端服务器，报警事件包括回路中a相或b相或c相过压、a相或b相或c相欠压、a相或b相或c相过流、漏电、a相或b相或c相或零相超温。

上述实时数据包括三相全波负载电压，三相基波负载电压ua、ub、uc，三相全波负载电流，三相基波负载电流ia、ib、ic，全波剩余电流，基波剩余电流is，指标组，三相相线及零线温度实时数据。

其中，预设的阈值组中的各个阈值与实时数据一一对应，具体包括三相全波负载电压阈值，三相基波负载电压阈值，三相全波负载电流阈值，三相基波负载电流阈值，全波剩余电流阈值，基波剩余电流阈值，三相相线及零线温度实时数据阈值。

|cosa|＝|pa/(ua*is)|，|cosb|＝|pb/(ub*is)|，|cosc|＝|pc/(uc*is)|

若|cosa|>|cosb|≥|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在a相，

若|cosa|＝|cosb|>|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点不在c相，

若|cosa|＝|cosb|＝|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在任意一相。

将所述三相基波剩余有功电能与预设阈值进行比较，当所述三相基波剩余有功电能高于所述预设阈值时，判断所述回路存在真实电气火灾风险。此处的预设阈值根据ac380v回路具体的应用场景决定，例如以我国国标规定的三级配电漏电报警阈值推荐值30ma为参考，30ma乘以220v乘以3再按预设时间段积分，就得到一个预设阈值，当所述三相基波剩余有功电能高于这个值，那么预设时间段内被监测ac380v回路以漏电发热形式输出的总能量超过了国家标准规定的泄漏标准，需要关注，从而可对被监测ac380v回路的真实电气火灾风险进行度量。需要说明的是，该国家标准是推荐性标准而非强制性标准，因此，本发明实施例在此对上述预设阈值不做出唯一限定。

若∫|cosa|>∫|cosb|≥∫|cosc|，则判断在所述跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相是a相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|>∫|cosc|，则判断在所述跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相不是c相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|＝∫|cosc|，则判断在所述跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险为三相相当。

s3、通过所述云端服务器汇总并存储所述回路的实时数据、报警事件数据、时段数据并按页面设计进行展示，供用户阅读和分析。

上述云端服务器还用于针对所述报警事件数据进行未读持续提示、按预设时段计数和设计全闭环处置流程；还用于定期自动生成可供下载的监测数据报告；还用于基于所述时段数据和隐患分析专家系统(expertsystem)生成预警事件，并对所述预警事件进行展示、未读持续提示、按预设时段计数和设计全闭环处置流程；还用于基于所述回路的实时数据、报警事件数据、时段数据和所述预警事件计数和所述隐患分析专家系统(expertsystem)开发隐患智能诊断及隐患处置方法智能建议功能。其中，隐患分析专家系统(expertsystem)包括隐患诊断规则库。

实施例2：

本发明实施例通过提供一种ac380v回路电气安全管控系统，如图2所示，所述系统包括：监控终端、云端服务器和显示与控制终端，所述监控终端、云端服务器和显示与控制终端依次连接。

上述监控终端部署在低压交流系统的各级配电箱、配电柜处，用于采集被监测ac380v回路的实时电信号并上传至云端服务器，并根据实时电信号计算生成并上传报警事件数据、时段数据并上传至云端服务器。

上述监控终端包括互感器组、边缘计算模块、声光报警模块、云端通讯模块、显示屏与按键模块、供电模块、温度传感器组和分励脱扣断路器，互感器组、声光报警模块、云端通讯模块、显示屏与按键模块、供电模块、温度传感器组和分励脱扣断路器分别与边缘计算模块连接，边缘计算模块根据报警事件的类型并通过声光报警模块输出对应的报警指令，边缘计算模块根据显示屏与按键模块、云端服务器或显示与控制终端输入的指令执行相应的操作，例如向指定的模块输出特定指令，包括通过显示屏与按键模块或显示与控制终端展示特定数据或信息。

互感器组由若干组三相回路监测互感器组构成，每组三相回路监测互感器组包括3只负载电压互感器组、3只负载电流互感器组、1只剩余电流互感器，分别用于采集回路相应的实时电信号，此处的实时数据包括三相负载电流、三相负载电压和剩余电流信号，

温度传感器组由若干组ac380v回路温度传感器组构成，每组ac380v回路温度传感器组包括3只相线温度传感器、1只零线温度传感器，分别用于采集被监测ac380v回路的三相相线及零线温度信号。

如图3所示，上述边缘计算模块包括信号调理电路和具备电能计量功能的芯片，信号调理电路、芯片互相连接，信号调理电路用于将所述实时数据滤波后输入所述芯片中，芯片的型号为att7022e。

芯片对上述实时电信号进行采样和滑窗有效值计算，滑窗的窗口宽度和滑动刻度均为预设时间段，其中窗口宽度为0.5秒即25个周波，滑动刻度为0.005秒即四分之一个周波。上述芯片持续计算实时电信号得的实时数据，每隔1秒更新寄存器1次，同时根据预设的阈值组，每隔滑动刻度即0.005秒对实时数据进行判断，实时生成5类报警事件数据并上传至云端服务器，报警事件包括回路中a相或b相或c相过压、a相或b相或c相欠压、a相或b相或c相过流、漏电、a相或b相或c相或零相超温。

所述实时数据包括三相全波负载电压，三相基波负载电压ua、ub、uc，三相全波负载电流，三相基波负载电流ia、ib、ic，全波剩余电流，基波剩余电流is，指标组。

|cosa|＝|pa/(ua*is)|，|cosb|＝|pb/(ub*is)|，|cosc|＝|pc/(uc*is)|

引入上述指标组，考虑到了被监测ac380v回路中的容感性干扰，有效的避免了用电系统在基波容感性干扰较大时出现误报发生电气安全隐患或高估发生电气安全隐患的风险。

若|cosa|>|cosb|≥|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在a相，

若|cosa|＝|cosb|>|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点不在c相，

若|cosa|＝|cosb|＝|cosc|，则判断漏电报警事件的对应故障点在任意一相。

将所述三相基波剩余有功电能与预设阈值进行比较，当所述三相基波剩余有功电能高于所述预设阈值时，判断所述回路存在真实电气火灾风险。此处的预设阈值根据ac380v回路具体的应用场景决定，例如以我国国标规定的三级配电单相漏电报警阈值推荐值30ma为参考，30ma乘以220v再乘以3再按预设时间段积分，就得到一个预设阈值，当所述三相基波剩余有功电能高于这个值，那么预设时间段内被监测ac380v回路以漏电发热形式输出的总能量超过了国家标准规定的安全标准，需要关注，从而可对被监测ac380v回路的真实电气火灾风险进行度量。需要说明的是，该国家标准是推荐性标准而非强制性标准，因此，本发明实施例在此对上述预设阈值不做出唯一限定。

若∫|cosa|>∫|cosb|≥∫|cosc|，则判断在所述跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相是a相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|>∫|cosc|，则判断在所述跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险最大的一相不是c相，

若∫|cosa|＝∫|cosb|＝∫|cosc|，则判断在所述跳窗的窗口宽度内发生真实电气火灾风险为三相相当。

上述声光报警模块包括蜂鸣器和led灯，用于接受边缘计算模块输出的指令进行不同种类的声光报警。

上述显示屏与按键模块包括液晶显示屏与键盘，用于按边缘计算模块输出的指令展示特定数据或信息，以及向边缘计算模块输入指令。

上述分励脱扣断路器，用于按边缘计算模块输出的指令分断线路。

上述供电模块由主电源、备用电池和继电器开关构成，用于给监控终端供电，备用电池和继电器开关可以使监控终端在主电源断电后延时工作一段时间，从而使系统具备断电通知功能。

上述云端通讯模块和云端服务器发生信息交互，云端通讯模块用于接收实时数据、报警事件数据、时段数据并向云端服务器传输及接受云端服务器下发的指令并向边缘计算模块传输。本发明实施例中，云端通讯模块选配具备协议兼容功能的型号，具体是指该云端通讯模块可同时连接其他云计算架构的监测设备如微机综合保护装置、烟感探测器、可燃气体报警器、消防水位传感器、流量计等，进行云端通讯。

所述云端服务器用于汇总并存储所述实时数据、报警事件数据和时段数据。本发明实施例中，云端服务器部署在第三方云计算平台(如阿里云)或用户指定的服务器机房，用于部署本系统配套云平台软件，具备以下功能：

汇总并存储所述回路的实时数据、报警事件数据、时段数据并按页面设计进行展示，供用户阅读和分析；针对所述报警事件数据进行未读持续提示、按预设时段计数和设计全闭环处置流程；定期自动生成可供下载的监测数据报告；基于所述时段数据和隐患分析专家系统(expertsystem)生成预警事件，并对所述预警事件进行展示、未读持续提示、按预设时段计数和设计全闭环处置流程；基于所述回路的实时数据、报警事件数据、时段数据和所述预警事件计数和所述隐患分析专家系统(expertsystem)开发隐患智能诊断及隐患处置方法智能建议功能。其中，隐患分析专家系统(expertsystem)包括隐患诊断规则库。

上述显示与控制终端包括通过有线或无线通讯方式与云端服务器连接的台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机或专用手持式巡检终端机，部署在用户指定的位置或由用户指定人员随身携带，用于按本系统配套云平台软件的页面设计的方式展现特定数据或信息，以及向云端服务器输入指令。

此外，本发明实施例还提供一种ac380v回路电气安全管控系统，如图4所示，所述系统包括：非独立式监控终端、通讯终端、云端服务器和显示与控制终端，所述非独立式监控终端、通讯终端、云端服务器和显示与控制终端依次连接。不难理解的是，此处的通讯终端可视为取代了上述实施例中的监控终端的云端通讯模块，而非独立式监控终端内部使用组网通讯模块替换了云端通讯模块。

上述组网通讯模块是指协议转换器或者称为通讯芯片，支持常用有线通讯方式如rs485、can总线，也可以选配支持其他有线通讯方式如rs232或无线通讯方式如蓝牙、wifi的型号，本发明实施例在此不做唯一限定。

而非独立式监控终端与通讯终端组合在一起相当于上述实施例中的监控终端，并且两者整体方案的工作原理完全一致。因此也可以看做是上述实施例的变形，在此不做赘述。

综上，与现有技术相比，具备以下有益效果：

需要说明的是，在本文中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
技术研发人员：许浒
技术所有人：安徽先兆科技有限公司
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