低压用电线路设备保护系统及方法与流程

本发明涉及低压用电保护领域，具体而言，涉及一种低压用电线路设备保护系统及方法。

背景技术：

低压用电线路一般指家用电压等级，有220伏和380伏，380伏是动力电源。在低压线路中，某些设备由于使用性质的特殊原因，在使用时不允许断电且不允许过流使用，否则会造成难以挽回的经济损失，比如处理重要数据中的电脑、生物试验室内的存储冰箱等。故而需要一种能够对电压用电线路中的设备进行过流保护和不间断供电的系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种低压用电线路设备保护系统及方法，以改善上述的问题。

第一方面，本发明实施例提供的一种低压用电线路设备保护系统，所述低压用电线路设备保护系统包括控制单元、监测单元、负载、保护单元、第一电源、第二电源、第三电源、第一电力转换装置、第二电力转换装置、第三电力转换装置和电源管理单元，所述负载设置于低压用电线路，所述监测单元与所述负载电连接，所述控制单元与所述监测单元通信连接，所述保护单元与所述控制单元、负载均电连接，所述第一电源通过所述第一电力转换装置与所述保护单元电连接，所述第二电源通过所述第二电力转换装置与所述保护单元电连接，所述第三电源通过所述第三电力转换装置与所述保护单元电连接，所述电源管理单元与所述第一电源、第二电源、第三电源、控制单元均电连接，其中，

所述监测单元用于实时检测经过所述负载的电流值以及所述负载需要的电力，并将所述电流值和负载需要的电力发送至所述控制单元；

所述控制单元用于将所述负载的电流值与预设的第一阈值进行比较，

当所述负载的电流值大于所述第一阈值时，所述控制单元开始计时，当所述负载的电流值大于所述第一阈值的持续时间超过预设的时间值时，所述控制单元向所述第一电力转换装置发送第一启动指令，所述第一电力转换装置用于在接收到所述第一启动指令时将第一电源的电力转换成负载所需的工作电压并提供给所述保护单元，所述保护单元用于在接收到所述第一电力转换装置传输的工作电压时，切断所述负载与所述低压用电线路的连接，并将所述负载与所述第一电力转换装置之间的线路导通，将所述第一电力转换装置传输的工作电压传输至所述负载；

当所述第一电源向所述负载供电时，所述电源管理单元用于对所述第一电源的电力进行检测并将检测到的电力发送至所述控制单元；

当所述第一电源的电力低于第二阈值的时间超过预定时间，所述控制单元向所述第一电力转换装置发出第一停止指令以使第一电力转换装置停止工作，同时所述控制单元向所述第二电力转换装置发出第二启动指令，所述第二电力转换装置基于所述控制单元发出的第二启动指令开始工作，将第二电源的电力转换成负载所需的工作电压并提供给所述保护单元，所述保护单元将所述负载与所述第二电力转换装置之间的用电线路导通，将所述第二电力转换装置传输的工作电压传输至所述负载，同时切断所述负载与所述第一电力转换装置之间的用电线路；

当所述第二电源向所述负载供电时，所述电源管理单元用于对所述第二电源的电力进行检测，并将检测到的电力发送至所述控制单元；

当所述电源管理单元检测到的所述第二电源的电力小于负载需要的电力，则控制单元向所述第三电力转换装置发送第三启动指令，所述第三电力转换装置基于所述控制单元发出的第三启动指令开始工作，将第三电源的电力转换成负载所需的工作电压并提供给所述保护单元，所述保护单元将所述负载与所述第三电力转换装置之间的用电线路导通，将所述第三电力转换装置传输的工作电压传输至所述负载，以配合第二电源同时供给电力给所述负载；

当所述电源管理单元检测到的所述第二电源的电力低于所述负载需求的电力的20％且所述第三电源的电力满足所述负载的需求电力，则控制单元向所述第二电力转换装置发送第二停止指令，以控制所述第二电力转换装置停止工作，所述保护单元切断所述负载与所述第二电力转换装置之间的用电线路，所述第三电力转换装置单独将第三电源的电力转换成所述负载所需的电压以独立供给电力给所述负载；

当所述第三电源向所述负载供电时，所述电源管理单元用于对所述第三电源的电力进行检测，并将检测到的电力发送至所述控制单元，当检测到的所述第三电源的电力低于所述负载需求的电力的80％时，所述控制单元向所述第一电力转换装置发送第一启动指令，所述第一电力转换装置基于所述控制单元发出的第一启动指令开始工作，将第一电源的电力转换成负载所需的工作电压并提供给所述保护单元，所述保护单元将所述负载与所述第一电力转换装置之间的用电线路导通，将所述第一电力转换装置传输的工作电压传输至所述负载，以配合第三电源同时供给电力给所述负载。

进一步地，当电源管理单元检测到所述第三电源的电力低于所述负载需求的电力的90％且第一电源的电力低于所述负载需求的电力的90％时，所述控制单元向所述第一电力转换装置发送第一停止指令并向所述第三电力转换装置发送第三停止指令，以控制所述第一电力转换装置和第三电力转换装置停止工作，所述保护单元切断所述负载与所述第一电力转换装置和第二电力转换装置之间的用电线路。

进一步地，所述控制单元还用于控制所述保护单元将所述负载与所述低压用电线路连接。

进一步地，所述低压用电线路设备保护系统还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元电连接，所述控制单元还用于在所述负载的电流值大于所述第一阈值的持续时间超过预设的时间值时向所述报警单元发送报警信号，所述报警单元用于在接收到所述报警信号时发出报警信息。

进一步地，所述报警单元为蜂鸣器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种低压用电线路设备保护方法，所述方法应用于低压用电线路设备保护系统，所述低压用电线路设备保护系统包括负载、第一电源、第二电源、第三电源、第一电力转换装置、第二电力转换装置和第三电力转换装置，所述负载设置于低压用电线路，所述负载通过所述第一电力转换装置与所述第一电源连接，所述负载通过所述第二电力转换装置与所述第二电源连接，所述负载通过所述第三电力转换装置与所述第三电源连接，所述方法包括：

实时检测经过所述负载的电流值以及所述负载需要的电力；

将所述负载的电流值与预设的第一阈值进行比较；

当所述负载的电流值大于所述第一阈值时，开始计时；

当所述负载的电流值大于所述第一阈值的持续时间超过预设的时间值时，控制所述第一电力转换装置将第一电源的电力转换成负载所需的工作电压，

切断所述负载与所述低压用电线路的连接，将所述负载与所述第一电力转换装置之间的线路导通，将所述第一电力转换装置传输的工作电压传输至所述负载；

检测所述第一电源的电力；

当所述第一电源的电力低于第二阈值的时间超过预定时间，控制所述第一电力转换装置停止工作，同时控制所述第二电力转换装置开始工作，将第二电源的电力转换成负载所需的工作电压，将所述负载与所述第二电力转换装置之间的用电线路导通，切断所述负载与所述第一电力转换装置之间的用电线路；

检测所述第二电源的电力；

当所述第二电源的电力小于负载需要的电力，控制所述第三电力转换装置开始工作，将第三电源的电力转换成负载所需的工作电压，将所述负载与所述第三电力转换装置之间的用电线路导通，以配合第二电源同时供给电力给所述负载；

当检测到所述第二电源的电力低于所述负载需求的电力的20％且所述第三电源的电力满足所述负载的需求电力，控制所述第二电力转换装置停止工作，切断所述负载与所述第二电力转换装置之间的用电线路，所述第三电力转换装置单独将第三电源的电力转换成所述负载所需的电压以独立供给电力给所述负载；

检测所述第三电源的电压；

当检测到的所述第三电源的电力低于所述负载需求的电力的80％时，控制所述第一电力转换装置开始工作，将第一电源的电力转换成负载所需的工作电压，将所述负载与所述第一电力转换装置之间的用电线路导通，将所述第一电力转换装置传输的工作电压传输至所述负载，以配合第三电源同时供给电力给所述负载。

进一步地，所述方法还包括：

当所述第三电源的电力低于所述负载需求的电力的90％且第一电源的电力低于所述负载需求的电力的90％时，控制所述第一电力转换装置及所述第三电力转换装置停止工作，切断所述负载与所述第一电力转换装置和第二电力转换装置之间的用电线路。

进一步地，所述方法还包括：

将所述负载与所述低压用电线路连接。

进一步地，所述方法还包括：

当所述负载的电流值大于所述第一阈值的持续时间超过预设的时间值时，发出报警信息。

进一步地，所述报警信息为蜂鸣信息。

本发明提供的低压用电线路设备保护系统及方法，通过实时监测低压用电线路中设备的电流，在判断设备处于过流达到预设条件时，采用设置的三个备用电源按照供电能力为设备进行不间断地供电，在对设备进行过流保护的同时，保护设备的正常运行，避免造成经济损失。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例提供的低压用电线路设备保护系统的组成示意图。

图2-图4是本发明实施例提供的低压用电线路设备保护方法的流程图。

图标：10-低压用电线路设备保护系统；11-控制单元；12-监测单元；13-负载；14-保护单元；15-第一电源；16-第二电源；17-第三电源；18-电源管理单元；19-第一电力转换装置；20-第二电力转换装置；21-第三电力转换装置；22-报警单元；30-低压用电线路。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参照图1，是本发明实施例提供的低压用电线路设备保护系统10的组成示意图，该低压用电线路设备保护系统10包括控制单元11、监测单元12、负载13、保护单元14、第一电源15、第二电源16、第三电源17、电源管理单元18、第一电力转换装置19、第二电力转换装置20和第三电力转换装置21。

其中，负载13设置于低压用电线路30，该负载13可以为任意用电设备，在本实施例中，负载13为不能轻易断电的用电设备，如正在进行数据计算的计算机或生物试验室的超低温储藏柜。

监测单元12与负载13电连接，控制单元11与监测单元12通信连接，在本实施例中，控制单元11与监测单元12有线连接。保护单元14与控制单元11、负载13均电连接，第一电源15通过第一电力转换装置19与保护单元14电连接。第二电源16通过第二电力转换装置20与保护单元14电连接，第三电源17通过第三电力转换装置21与保护单元14电连接，电源管理单元18与第一电源15、第二电源16、第三电源17、控制单元11均电连接。

其中，监测单元12用于实时检测经过负载13的电流值以及负载13需要的电力，并将该电流值和负载13需要的电力发送至控制单元11。监测单元12可以由电流传感器和电压传感器的组合得到。

控制单元11用于将负载13的电流值与预设的第一阈值进行比较，该第一阈值为负载13的额定工作电流。

当负载13的电流值大于第一阈值时，控制单元11开始计时，当负载13的电流值大于第一阈值的持续时间超过预设的时间值时，控制单元11向第一电力转换装置19发送第一启动指令，第一电力转换装置19用于在接收到第一启动指令时将第一电源15的电力转换成负载13所需的工作电压并提供给保护单元14，保护单元14用于在接收到第一电力转换装置19传输的工作电压时，切断负载13与低压用电线路30的连接，并将负载13与第一电力转换装置19之间的线路导通，将第一电力转换装置19传输的工作电压传输至负载13。第一电力转换装置19、第二电力转换装置20、第三电力转换装置21可以为变压器、变流器、整流逆变器等的组合，用于进行电力的转换。第一电源15、第二电源16和第三电源17可以为交流电压源或者直流电压源。保护单元14可以为各种开关设备，比如开关柜。由于有时候低压用电线路30的电流会有正常的波动，电流大小会瞬间超过负载13的额定电流，短时间后即恢复正常，为了避免控制单元11的误控制，设置了计时的概念，当大电流维持时间超过预设的时间值时，证明过流异常。

当第一电源15向负载13供电时，电源管理单元18用于对第一电源15的电力进行检测并将检测到的电力发送至控制单元11。电源管理单元18检测的电力可以为第一电源15的电压、电源容量等电力参数。

在本实施例中，考虑到经济性和实用性，第一电源15、第二电源16和第三电源17为分级电源，具有不同的容量和重要性，第一电源15的容量>第二电源16的容量>第三电源17的容量。在过流时，优先采用第一电源15，其次依次为第二电源16和第三电源17。第一电源15的造价更加昂贵，为了保护第一电源15，当第一电源15的电力低于第二阈值的时间超过预定时间，控制单元11向第一电力转换装置19发出第一停止指令以使第一电力转换装置19停止工作，同时控制单元11向第二电力转换装置20发出第二启动指令，第二电力转换装置20基于控制单元11发出的第二启动指令开始工作，将第二电源16的电力转换成负载13所需的工作电压并提供给保护单元14，保护单元14将负载13与第二电力转换装置20之间的用电线路导通，将第二电力转换装置20传输的工作电压传输至负载13，同时切断负载13与第一电力转换装置19之间的用电线路。

当第二电源16向负载13供电时，电源管理单元18用于对第二电源16的电力进行检测，并将检测到的电力发送至控制单元11。

由于第二电源16相较于第一电源15的容量较低，并不能坚持供电很长时间，当电源管理单元18检测到的第二电源16的电力小于负载13需要的电力，则控制单元11向第三电力转换装置21发送第三启动指令，第三电力转换装置21基于控制单元11发出的第三启动指令开始工作，将第三电源17的电力转换成负载13所需的工作电压并提供给保护单元14，保护单元14将负载13与第三电力转换装置21之间的用电线路导通，将第三电力转换装置21传输的工作电压传输至负载13，以配合第二电源16同时供给电力给所述负载13。

当电源管理单元18检测到的第二电源16的电力低于负载13需求的电力的20％且第三电源17的电力满足负载13的需求电力，为了保护第二电源16，防止电能过度消耗，控制单元11向第二电力转换装置20发送第二停止指令，以控制第二电力转换装置20停止工作，保护单元14切断负载13与第二电力转换装置20之间的用电线路，第三电力转换装置21单独将第三电源17的电力转换成负载13所需的电压以独立供给电力给所述负载13。

当第三电源17向负载13供电时，电源管理单元18用于对第三电源17的电力进行检测，并将检测到的电力发送至控制单元11。

当检测到的第三电源17的电力低于负载13需求的电力的80％时，第三电源17不能满足负载13的用电需求，考虑到负载13不能断电，控制单元11向第一电力转换装置19发送第一启动指令，第一电力转换装置19基于控制单元11发出的第一启动指令开始工作，将第一电源15的电力转换成负载13所需的工作电压并提供给所述保护单元14，保护单元14将负载13与第一电力转换装置19之间的用电线路导通，将第一电力转换装置19传输的工作电压传输至负载13，以配合第三电源17同时供给电力给负载13。

当电源管理单元18检测到第三电源17的电力低于负载13需求的电力的90％且第一电源15的电力低于负载13需求的电力的90％时，第一电源15和第三电源17不能再满足负载13的用电量，此时为了防止第一电源15和第三电源17损坏，控制单元11向第一电力转换装置19发送第一停止指令并向所述第三电力转换装置21发送第三停止指令，以控制第一电力转换装置19和第三电力转换装置21停止工作，保护单元14切断负载13与第一电力转换装置19和第二电力转换装置20之间的用电线路。同时，考虑到负载13不可断电，为了保证负载13的运行，控制单元11控制保护单元14将所述负载13与低压用电线路30连接。

此外，本实施例提供的低压用电线路设备保护系统10还包括报警单元22，报警单元22与控制单元11电连接，控制单元11还用于在负载13的电流值大于第一阈值的持续时间超过预设的时间值时向报警单元22发送报警信号，报警单元22用于在接收到报警信号时发出报警信息，以提示使用者检查线路，排出异常，优选的，报警单元22为蜂鸣器，发出蜂鸣信息。

本实施例提供的低压用电线路设备保护系统，通过实时监测低压用电线路中负载的电流，在判断负载处于过流达到预设条件时，采用设置的三个备用电源按照供电能力为设备进行不间断地供电，在对负载进行过流保护的同时，保护负载的正常运行，避免造成经济损失。

请参照图2-图4，本发明实施例还提供了一种低压用电线路设备保护方法，该方法应用于上述实施例提供的低压用电线路设备保护系统10，该方法包括以下步骤：

步骤S1，实时检测经过负载的电流值以及负载需要的电力。

步骤S2，将负载的电流值与预设的第一阈值进行比较，判断负载的电流值是否大于第一阈值。如果是，则执行步骤S3，如果否，则执行步骤S1。

步骤S3，开始计时。

步骤S4，判断负载的电流值大于第一阈值的持续时间是否超过预设的时间值。如果是，则执行步骤S5，如果否，则执行步骤S1。

步骤S5，发出报警信息。该报警信息为蜂鸣信息。

步骤S6，控制第一电力转换装置将第一电源的电力转换成负载所需的工作电压。

步骤S7，切断负载与所述低压用电线路的连接，将负载与第一电力转换装置之间的线路导通，将第一电力转换装置传输的工作电压传输至负载。

步骤S8，检测所述第一电源的电力。

步骤S9，判断第一电源的电力低于第二阈值的时间是否超过预定时间。如果是，则执行步骤S10，如果否，则执行步骤S8。

步骤S10，控制第一电力转换装置停止工作。

步骤S11，控制第二电力转换装置开始工作，将第二电源的电力转换成负载所需的工作电压，将负载与第二电力转换装置之间的用电线路导通，切断负载与第一电力转换装置之间的用电线路。

步骤S12，检测第二电源的电力。

步骤S13，判断第二电源的电力是否小于负载需要的电力。如果是，则执行步骤S14，如果否，则执行步骤S12。

步骤S14，控制第三电力转换装置开始工作，将第三电源的电力转换成负载所需的工作电压，将负载与第三电力转换装置之间的用电线路导通，以配合第二电源同时供给电力给负载。

步骤S15，判断第二电源的电力是否低于负载需求的电力的20％。如果是，则执行步骤S16，如果否，则执行步骤S12。

步骤S16，判断第三电源的电力是否满足负载的需求电力。如果是，则执行步骤S17，如果否，则执行步骤S15。

步骤S17，控制第二电力转换装置停止工作，切断负载与第二电力转换装置之间的用电线路，第三电力转换装置单独将第三电源的电力转换成负载所需的电压以独立供给电力给负载。

步骤S18，检测第三电源的电力。

步骤S19，判断第三电源的电力是否低于负载需求的电力的80％。如果是，则执行步骤S20，如果否，则执行步骤S18。

步骤S20，控制第一电力转换装置开始工作，将第一电源的电力转换成负载所需的工作电压，将负载与第一电力转换装置之间的用电线路导通，将第一电力转换装置传输的工作电压传输至负载，配合第三电源同时供给电力给负载。

步骤S21，判断第三电源的电力是否低于负载需求的电力的90％以及第一电源的电力是否低于负载需求的电力的90％。如果是，则执行步骤S22，如果否，则执行步骤S19。

步骤S22，控制第一电力转换装置及第三电力转换装置停止工作，切断负载与第一电力转换装置和第二电力转换装置之间的用电线路。

步骤S23，将负载与低压用电线路连接。

需要说明的是，上述的步骤流程，均可以通过本发明实施例提供的低压用电线路设备保护系统10中的各个对应的功能模块装置执行，相应的原理此处不再赘述。

综上所述，本发明提供了一种低压用电线路设备保护系统及方法，通过实时监测低压用电线路中设备的电流，在判断设备处于过流达到预设条件时，采用设置的三个备用电源按照供电能力为设备进行不间断地供电，在对设备进行过流保护的同时，保护设备的正常运行，避免造成经济损失。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。