电气火灾监控探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电气火灾监控探测器，包括：探测器及与探测器连接的电弧互感器、剩余电流互感器、温度传感器和热解粒子传感器；探测器包括微控制单元及与微控制单元连接的开短路检测电路、信号放大电路、加法电路、端口保护电路、电源、隔离电路、通讯接口和干接点接口。本实用新型专利技术通过对电弧、剩余电流和温度信号及热解粒子浓度值进行全面监测和判断，可以全面对引发电气火灾事故的异常进行探测和报警，在火灾发生之前预警，快速切断线路，避免事故的发生；同时具备自检功能，可以快速准确检测各器件的连接状态，避免人为错误或处于开短路未监控状态，保证电气火灾监控的连续性，提供工作效率，避免电气火灾事故的发生，保障用电安全。

【技术实现步骤摘要】
电气火灾监控探测器
本技术属于电气火灾监控设备
，具体涉及一种电气火灾监控探测器。
技术介绍
据配电线路故障引发电气火灾原因的分析和统计，配电线路故障引发的火灾主要集中在短路、过负荷、接触电阻过大、漏电、电弧放电等几个方面，因此，电气火灾的有效监控对于避免电气火灾事故来说是至关重要的，目前常用的电气火灾监控探测主要有：剩余电流式监控探测器，感温式监控探测器，剩余电流和感温组合监控探测器，通常将这些设备安装于低压成套配电箱或配电柜中。但是，剩余电流式监控探测器只能监测线路中的漏电流，由于线路中的本身固有剩余电流的影响，且剩余电流增大时并不能确定是否有火灾发生或将要发生，所以剩余电流式监控探测器具有一定的局限性；感温式监控探测器一般用于监测线路线缆接头的温度，但是当接头较多时，由于需要较多感温式探测器又存在着布线复杂的问题，影响实际的应用；而且，以上探测器对于过负荷线缆绝缘层发热、电弧放电而可能引发的电气火灾事故无法进行有效探测和预警；此外，传统的电气火灾监控探测器通常在安装于配电箱或配电柜后均需要维护人员去定期检查，查看是否存在接触不良或松动等异常，以免影响正常的监控，这样不仅耗时耗力，也难免存在着存在监控探测器处于异常而未监控的状态或者人为检查的错误等问题，严重影响电气火灾的防护。鉴于以上问题，本技术公开了一种电气火灾监控探测器以解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电气火灾监控探测器，以解决现有技术所存在的问题，可以全面对引发电气火灾事故的短路、过负荷、接触电阻过大、漏电、电弧放电等异常进行有效探测和预警，提高电气火灾监控效果；同时具有开短路检测电路，具备自检功能，避免人为检修耗时耗力且也难免存在着监控探测器处于异常而未监控的状态或者人为检查的错误等问题，保证电气火灾监控的连续性，避免电气火灾事故的发生，保障用电安全。本技术提供了一种电气火灾监控探测器，包括：探测器及与所述探测器连接的电弧互感器、剩余电流互感器、温度传感器和热解粒子传感器；所述探测器包括微控制单元及与所述微控制单元连接的开短路检测电路、信号放大电路、加法电路、端口保护电路、电源、隔离电路、通讯接口和干接点接口；所述电弧互感器采集低压配电线路的电弧信号，并将所述电弧信号传送至所述探测器；所述剩余电流互感器采集低压配电线路的剩余电流信号，并将所述剩余电流信号传送至所述探测器；所述温度传感器采集低压配电线路和/或线缆接点的温度信号，并将所述温度信号传送至所述探测器；所述热解粒子传感器采集低压配电线路线缆绝缘层受热分解所释放热解粒子浓度值，并将所述热解粒子浓度值传送至所述探测器。可选地，所述电气火灾监控探测器可安装于配电系统低压成套设备中，包括配电柜、配电箱等配电系统中。其中，所述电弧互感器可安装于配电系统断路器的进线端或出线端的配电线路中；所述剩余电流互感器可安装于配电系统断路器的出线端的配电线路中；所述温度传感器可安装于配电系统断路器出线端接点、配电线路或线缆接点；所述热解粒子传感器可安装于配电系统低压成套设备的顶部或侧壁等位置。进一步地，所述开短路检测电路至少包括第一开短路检测电路、第二开短路检测电路和第三开短路检测电路；所述信号放大电路由运放组成，至少包括第一信号放大电路、第二信号放大电路和第三信号放大电路；所述加法电路由运放组成，至少包括第一加法电路和第二加法电路；所述端口保护电路由双二极管组成，至少包括第一端口保护电路、第二端口保护电路和第三端口保护电路；所述隔离电路由隔离电源和/或光耦组成，至少包括第一隔离电路、第二隔离电路和第三隔离电路；所述通讯接口至少包括第一通讯接口和第二通讯接口。可选地，所述隔离电源可以采用金升阳或周立功隔离电源模块，如B0505S_1W；所述光耦优选高速光耦，如PS2801或6N135等高速光耦；可选地，所述微控制单元为嵌入式单片机，可以为STM32F系列芯片。进一步地，所述电弧互感器依次通过第一信号放大电路、第一加法电路和第一端口保护电路与所述微控制单元相连接，所述第一开短路检测电路设置于电弧互感器与微控制单元之间；具体地，首先通过信号放大电路运放将采集到的电弧信号放大，再通过加法电路将放大后的电弧信号与一电压基准(例如1.5V)进行加和，将电弧信号变换为全为正值的电弧信号，最后通过端口保护电路将电弧信号传送至所述微控制单元进行AD采集。进一步地，所述第一开短路检测电路包括电阻R1、电阻R2和MOS管V1，用于检测所述电弧互感器的连接状态；所述MOS管V1的栅极G连接电阻R1后与所述微控制单元的CTRL控制端连接，所述MOS管V1的漏极D连接电阻R2后分别与所述电弧互感器和所述第一信号放大电路的AD端连接，所述MOS管V1的源极S与电源AVCC1相连接，所述MOS管V1并联有一发光二极管D1。具体地，所述微控制单元通过CTRL控制端控制所述MOS管V1的开启，由于所述电弧互感器线圈有一定阻值，所述第一信号放大电路的AD端信号会叠加一直流分量，通过此直流分量值来检测所述电弧互感器是否存在开路或短路，当所述直流分量值大于第一上限阈值时，则所述电弧互感器处于开路状态；当所述直流分量值小于第一下限阈值时，则所述电弧互感器处于短路状态；当所述直流分量值介于第一上限阈值和第一下限阈值之间时，所述电弧互感器处于正常状态；所述第一上限阈值大于第一下限阈值。进一步地，所述剩余电流互感器依次通过第二信号放大电路、第二加法电路和第二端口保护电路与所述微控制单元相连接，所述第二开短路检测电路设置于剩余电流互感器与微控制单元之间；具体地，首先通过信号放大电路运放将采集到的剩余电流信号放大，再通过加法电路将放大后的剩余电流信号与一电压基准(例如1.5V)进行加和，将剩余电流信号变换为全为正值的剩余电流信号，最后通过端口保护电路将剩余电流信号传送至所述微控制单元进行AD采集。进一步地，所述第二开短路检测电路包括电阻R3、电阻R4和MOS管V2，用于检测所述剩余电流互感器的连接状态；所述MOS管V2的栅极G连接电阻R3后与所述微控制单元的CTRL控制端连接，所述MOS管V2的漏极D连接电阻R4后分别与所述剩余电流互感器和所述第二信号放大电路的AD端连接，所述MOS管V2的源极S与电源AVCC2相连接，所述MOS管V2并联有一发光二极管D2；具体地，所述微控制单元通过CTRL控制端控制所述MOS管V2的开启，由于所述剩余电流互感器线圈有一定阻值，所述第二信号放大电路的AD端信号会叠加一直流分量，通过此直流分量值来检测所述剩余电流互感器是否存在开路或短路，当所述直流分量值大于第二上限阈值时，则所述剩余电流互感器处于开路状态；当所述直流分量值小于第二下限阈值时，则所述剩余电流互感器处于短路状态；当所述直流分量值介于第二上限阈值和第二下限阈值之间时，所述剩余电流互感器处于正常状态；所述第二上限阈值大于第二下限阈值。进一步地，所述温度传感器依次通过第三信号放大电路和第三端口保护电路与所述微控制单元相连接，所述第三开短路检测电路设置于温度传感器与微控制单元之间；具体地，所述温度信号通过信号放大电路运放放大后，再通过端口保护电路将温度信号传送至所述微控制单元进行AD采集。进一步地，所述第三开短本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电气火灾监控探测器，其特征在于，包括：探测器(5)及与所述探测器(5)连接的电弧互感器(1)、剩余电流互感器(2)、温度传感器(3)和热解粒子传感器(4)；所述探测器(5)包括微控制单元(501)及与所述微控制单元(501)连接的开短路检测电路、信号放大电路、加法电路、端口保护电路、电源(502)、隔离电路、通讯接口和干接点接口(508)；所述电弧互感器(1)采集低压配电线路的电弧信号，并将所述电弧信号传送至所述探测器(5)；所述剩余电流互感器(2)采集低压配电线路的剩余电流信号，并将所述剩余电流信号传送至所述探测器(5)；所述温度传感器(3)采集低压配电线路和/或线缆接点的温度信号，并将所述温度信号传送至所述探测器(5)；所述热解粒子传感器(4)采集低压配电线路线缆绝缘层受热分解所释放热解粒子浓度值，并将所述热解粒子浓度值传送至所述探测器(5)。

【技术特征摘要】
1.电气火灾监控探测器，其特征在于，包括：探测器(5)及与所述探测器(5)连接的电弧互感器(1)、剩余电流互感器(2)、温度传感器(3)和热解粒子传感器(4)；所述探测器(5)包括微控制单元(501)及与所述微控制单元(501)连接的开短路检测电路、信号放大电路、加法电路、端口保护电路、电源(502)、隔离电路、通讯接口和干接点接口(508)；所述电弧互感器(1)采集低压配电线路的电弧信号，并将所述电弧信号传送至所述探测器(5)；所述剩余电流互感器(2)采集低压配电线路的剩余电流信号，并将所述剩余电流信号传送至所述探测器(5)；所述温度传感器(3)采集低压配电线路和/或线缆接点的温度信号，并将所述温度信号传送至所述探测器(5)；所述热解粒子传感器(4)采集低压配电线路线缆绝缘层受热分解所释放热解粒子浓度值，并将所述热解粒子浓度值传送至所述探测器(5)。2.根据权利要求1所述的电气火灾监控探测器，其特征在于，所述开短路检测电路至少包括第一开短路检测电路(511)、第二开短路检测电路(521)和第三开短路检测电路(531)；所述信号放大电路由运放组成，至少包括第一信号放大电路(512)、第二信号放大电路(522)和第三信号放大电路(532)；所述加法电路由运放组成，至少包括第一加法电路(513)和第二加法电路(523)；所述端口保护电路由双二极管组成，至少包括第一端口保护电路(514)、第二端口保护电路(524)和第三端口保护电路(534)；所述隔离电路由隔离电源和/或光耦组成，至少包括第一隔离电路(503)、第二隔离电路(506)和第三隔离电路(507)；所述通讯接口至少包括第一通讯接口(504)和第二通讯接口(505)。3.根据权利要求2所述的电气火灾监控探测器，其特征在于，所述电弧互感器(1)依次通过第一信号放大电路(512)、第一加法电路(513)和第一端口保护电路(514)与所述微控制单元(501)相连接，所述第一开短路检测电路(511)设置于电弧互感器(1)与微控制单元(501)之间。4.根据权利要求3所述的电气火灾监控探测器，其特征在于，所述第一开短路检测电路(511)包括电阻R1、电阻R2和MOS管V1，用于检测所述电弧互感器(1)的连接状态；所述MOS管V1的栅极G连接电阻R1后与所述微控制单元(501...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙巍巍，
申请(专利权)人：天津市中力神盾电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12