一种电气火灾智能保护装置的制作方法

本发明涉及安全用电领域，尤其涉及一种电气火灾智能保护装置。

背景技术：

电气线路短路会产生火花，同时火花大小根据线路中电压电流的大小成正比例，当设备产生线路短路时，其短路时线路的中心温度可达到1300度以上(瞬时)380v电源短路时温度可达到1800度以上，同时产生的火花可点燃纸屑，木材，棉花等。如果短路点没有断开继续断路的话线路将产生高温熔化线路外表的绝缘层，从而引起电气大起火，线路中巨大的电流可使金属融化同时巨大的火花能点燃一切可以燃烧的材质从而产生火灾，虽然在电气控制柜里面装有断路器，保护器，熔断器，等一系列的保护装置，但是这些保护器材都是采取的电压有效值或是电流的有效值进行的比较保护。

传统的断路器采用的是线圈式电磁脱扣装置或是双金属簧片热变型装置进行短路保护此保护装置最大的缺点就是反应速度慢无法抑制短路时的火花随着时间的推移有可能失效的情况，更有双金属片在多次热变型的过程中会产生热应力损伤而不能复位，这样就会产生保护失效。也有很多在电力仪表内部加装电流互感器来检测电流当达到一定的电流值时仪表做出反应动作来切断电源进而保护，但是当保护反应动作时已经产生很大的短路电流火花，且上述设备均为电流有效值的检测方法。

因此，本发明基于以上情况设计出了一种电气火灾智能保护装置解决上述通过电流有效值检测反应慢、动作慢等缺点

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电气火灾智能保护装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电气火灾智能保护装置，包括：

处理器，用于处理各部份采集返回的数据逻辑比较，操控所有中控系统的运作；

容感抗采集器，用于采集电流信号数据送回处理器；

比较器，用于将容感抗采集器采集输出的数据值与设定数据值进行比较，得出准确的数据送往处理器中进行处理；

跟随器，用于将交流信号转换成脉动信号，给定跟随值跟随容感抗采集器采集过来的电流；

比例放大器，用于将容感抗采集器采集的微弱电流信号进行滤波处理放大；

操控机制，用于切断输出电流；

执行操作机构，用于控制操控机制执行切断输出操作。

优选地，所述容感抗采集器由电感、电容和电阻组成，所述容感抗采集器包括输入端、输出端和数据采集端，所述容感抗采集器的输入端连接在电源的输出端上，所述容感抗采集器的数据采集端分别连接在比例放大器、比较器、处理器和跟随器上；

容感抗采集器包括引脚1、引脚2、引脚3和引脚4，引脚1和引脚2为电感数据采集端，电感采用高导磁不饱和电感为两绕组结构此时在电感一次线圈上经过的电流正好感应二次绕组得出感应电压，此时电压的波型正好对应二次电流波型，将此电压送给比例放大器，引脚3和引脚4为电容数据采集端，将电容上的电压信号采集送往比较器进行比较，由于电容电压不能突变的特性，因此当负载电路短路时，电容里面的电子量将被释放在r的上面，此时比较器里面得到的数据很低，直到将低过阀值的信号送给处理器处理后得出认定短路情况发生，若负载为重负载时，电压信号低过阀值，设备启动正常后电容里面的电子量会被电阻r限流上升，处理器将启动延时机制将此信号视为重负载信号。

优选地，所述处理器分别与比较器、跟随器、比例放大器、执行操作机构之间电性连接，所述执行机构与操控机制之间电性连接，所述操控机制连接在容感抗采集器的输出端，所述操控机制连接有电路负载。

优选地，所述比例放大器包括运算放大器、电阻r4、电阻r5、二极管d12、电阻r142、电容c55和电阻r97，所述电阻r4和电阻r5为反向比例放大电阻，所述二极管d12与电阻r142电性连接，所述电阻r142连接在处理器上；

比例放大器将容感抗采集器中输出的信号进行倒相，再经过电阻r4、电阻r5进行反向比例放大，此时将50hz的交流电频率转换成100hz的脉冲峰值电压，经二极管d12、电阻r142送往处理器中处理，电容c55、电阻r97为一级缓冲电路，其用于将容感抗采集器输出到比例放大器中的信号进行一次滤波，同时建立一级延时。

优选地，所述跟随器由运算放大器、电阻、电容和二极管组成，所述跟随器包括输入端和输出端，所述跟随器的输入端连接在容感抗采集器上，所述跟随器的输出端连接在处理器上，比例放大器中的一级缓冲电路将滤波后的信号输出到处理器中与跟随器输出到处理器中的跟随信号进行实时比较，即可得出突变电压值，将实际处理的突变电压值输出至执行操作机构，执行操作机构通过操控机制控制电源与负载的通断。

本发明具有以下有益效果：

1、通过比例放大器可将容感抗采集器采集的微弱电流信号进行放大滤波并输入到处理器中，使得处理器能够更加精确的对比信号与设定值，增加装置的精确度。

2、容感抗采集器连接在负载电路上，在负载电路发生短路时，容感抗采集器上形成较大的电流，大电流在容感抗采集器的两端形成较大的压差，比例放大器将压差信号放大输入到处理器中与设定值比较，压差信号大于设定值时，处理器通过执行操作机构控制操控机制分闸外部电源，快速断开电路，即装置通过实时采集的瞬时峰值与设定值比较并切断电源，检测反应迅速，增加了装置的安全性。

3、短路压差信号使得电源分闸，容感抗采集器因电感和电容产生较大的磁场，容感抗采集器采集的信号输入到比较器中与处理器的中的门限值进行比较得出反应机制，若大于设定值，则断开负载机制启动，磁场配合操控机制在电路未产生火花前断开负载，电路切断速度快，防止电路短路出现火花。

综上所述，本发明通过容感抗采集器对负载电路的信号进行采集并输出到比例放大器、比较器、处理器和跟随器中处理比较，将采集的负载电路中的瞬时值与设定值进行比较得出反应机制，检测速度快，且检测后操控机制动作反应迅速，在短路火花产生前迅速切断电源和负载电路，增加的装置的对短路火花的抑制性，且增加了装置保护的安全性。

附图说明

图1为本发明提出的一种电气火灾智能保护装置的拓扑图；

图2为本发明提出的一种电气火灾智能保护装置的容感抗采集器电路示意图；

图3为本发明提出的一种电气火灾智能保护装置的比例放大器电路示意图；

图4为本发明提出的一种电气火灾智能保护装置的跟随器电路示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种电气火灾智能保护装置，包括：

处理器，用于处理各部份采集返回的数据逻辑比较，操控所有中控系统的运作；

容感抗采集器，用于采集电流信号数据送回处理器；

处理器，用于处理各部份采集返回的数据逻辑比较，操控所有中控系统的运作；

容感抗采集器，用于采集电流信号数据送回处理器；

比较器，用于将容感抗采集器采集输出的数据值与设定数据值进行比较，得出准确的数据送往处理器中进行处理；

跟随器，用于将交流信号转换成脉动信号，给定跟随值跟随容感抗采集器采集过来的电流；

比例放大器，用于将容感抗采集器采集的微弱电流信号进行滤波处理放大；

操控机制，用于切断输出电流；

执行操作机构，用于控制操控机制执行切断输出操作。

容感抗采集器由电感、电容和电阻组成，容感抗采集器包括输入端、输出端和数据采集端，容感抗采集器的输入端连接在电源的输出端上，容感抗采集器的数据采集端分别连接在比例放大器、比较器、处理器和跟随器上；

容感抗采集器包括引脚1、引脚2、引脚3和引脚4，引脚1和引脚2为电感数据采集端，电感采用高导磁不饱和电感为两绕组结构此时在电感一次线圈上经过的电流正好感应二次绕组得出感应电压，此时电压的波型正好对应二次电流波型，将此电压送给比例放大器，引脚3和引脚4为电容数据采集端，将电容上的电压信号采集送往比较器进行比较，由于电容电压不能突变的特性，因此当负载电路短路时，电容里面的电子量将被释放在r的上面，此时比较器里面得到的数据很低，直到将低过阀值的信号送给处理器处理后得出认定短路情况发生，若负载为重负载时，电压信号低过阀值，设备启动正常后电容里面的电子量会被电阻r限流上升，处理器将启动延时机制将此信号视为重负载信号。

处理器分别与比较器、跟随器、比例放大器、执行操作机构之间电性连接，执行机构与操控机制之间电性连接，操控机制连接在容感抗采集器的输出端，操控机制连接有电路负载。

比例放大器包括运算放大器、电阻r4、电阻r5、二极管d12、电阻r142、电容c55和电阻r97，电阻r4和电阻r5为反向比例放大电阻，二极管d12与电阻r142电性连接，电阻r142连接在处理器上；

比例放大器将容感抗采集器中输出的信号进行倒相，再经过电阻r4、电阻r5进行反向比例放大，此时将50hz的交流电频率转换成100hz的脉冲峰值电压，经二极管d12、电阻r142送往处理器中处理，电容c55、电阻r97为一级缓冲电路，其用于将容感抗采集器输出到比例放大器中的信号进行一次滤波，同时建立一级延时。

跟随器由运算放大器、电阻、电容和二极管组成，跟随器包括输入端和输出端，跟随器的输入端连接在容感抗采集器上，跟随器的输出端连接在处理器上，比例放大器中的一级缓冲电路将滤波后的信号输出到处理器中与跟随器输出到处理器中的跟随信号进行实时比较，即可得出突变电压值，将实际处理的突变电压值输出至执行操作机构，执行操作机构通过操控机制控制电源与负载的通断。

本发明在使用时，当负载为纯电阻负载时，当外部电流信号进入装置后，装置的处理器设定一个门限值，比例放大器将信号放大10倍做为设定值，当设备正常工作时，容感抗采集器采集的交流电流信号将被比例放大器处理成脉动信号，此时容感抗采集器输出正常电流值；

当电流信号发生短路时，容感抗采集器上形成较大的电流信号，并在容感抗采集器的两端形成压差信号，比例放大器将容感抗采集器采集到的压差信号进行放大后与设定值进行比较，当压差信号超过设定时，操控机制分闸外部电源断开连接，此时短路大电流因容感抗采集器的电容和电感形成磁场，容感抗采集器将采集的信号送输出到比较器与处理器设定的门限值比较得出一个反应机制，当信号超过门限值时，操控机制动作，在电路没有产生火花之前断开负载，若负载为感性负载，跟随器的输出端产生一个斜率值，实时跟随着电流的变化而变化，当斜率值过于陡峭超过设定值时，则判定负载电路为短路状态，断开电源，否则判定为重负载。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。