一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置及方法，本发明专利技术的防控装置包括DSP单元、单片机模块、光电耦合器模块、报警单元、控制输出单元、以太网通讯单元、复位电路模块、剩余电流信号检测模块及调理电路模块、电压信号检测模块及调理电路模块；本发明专利技术的防控方法采用该防控装置分解还原有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流到各相上，并提取各相真正表征绝缘特性的阻性剩余电流分量，进一步计算各相对地阻性绝缘电阻，实现在线监测有效接地三相交流配电系统供电回路的绝缘性能及潜在电气火灾危险，有效预防接地短路故障及电气火灾事故的发生，本发明专利技术能够克服常规方法存在的误报漏报和不能在线检测的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置及方法
本专利技术属于电气火灾防控领域，涉及一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置及方法。
技术介绍
在有效接地三相交流配电系统供电回路中，线缆及负载绝缘层绝缘性能降低、对地阻性绝缘电阻值下降会导致接地短路故障甚至引发电气火灾危险，威胁着人民的生命和财产安全。目前，常见的有效接地三相交流配电系统绝缘式电气火灾防控方法有回路剩余电流法和兆欧表法。回路剩余电流法是通过在线监测有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流有效值IRZ的幅值大小来评判当前回路是否存在绝缘性能下降和潜在电气火灾危险，此方法经常会发生误报漏报现象，其原因在于回路集总剩余电流是各相对地剩余电流的矢量和，而各相对地剩余电流既包含各相对地阻性绝缘电阻(Ra,Rb,Rc)形成的阻性剩余电流分量(有效值为IRra、IRrb、IRrc)，又包含各相对地容性绝缘阻抗(Ca,Cb,Cc)形成的容性剩余电流分量(有效值为IRca、IRcb、IRcc)，即但其中只有各相对地阻性绝缘电阻(Ra,Rb,Rc)形成的阻性剩余电流分量(有效值为IRra、IRrb、IRrc)真正表征着各相的绝缘性能，各相对地容性绝缘阻抗(Ca,Cb,Cc)形成的容性剩余电流分量(有效值为IRca、IRcb、IRcc)不能表征各相的绝缘性能。因各相对地容性绝缘阻抗(Ca,Cb,Cc)形成的容性剩余电流分量(有效值为IRca、IRcb、IRcc)会随线缆敷设长度、各相线对地布置不平衡度、负荷数量、环境温湿度、使用寿命等因素变化而随时变化，这就在阻性剩余电流分量虽然很小、容性剩余电流较大情况下他们矢量和(有效值为IRZ)仍有可能超过下限报警阈值而导致误报警现象发生，同理在阻性剩余电流分量虽然较大、容性剩余电流很小情况下他们矢量和(有效值为IRZ)仍有可能未超过下限报警阈值而导致漏报警现象发生。兆欧表法是利用兆欧表仪器，在对被测有效接地三相交流配电系统供电回路断电后进行绝缘电阻离线式测量，当测得有效接地三相交流配电系统供电回路任意一相对地阻性绝缘电阻值小于绝缘电阻下限报警阈值R0(按施工现场实际情况或相关国家标准进行设定)时，则认为该有效接地三相交流配电系统供电回路存在接地短路故障和潜在电气火灾危险，此方法存在无法在线监测当前回路绝缘性能下降和潜在电气火灾危险的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置及方法，该装置及方法能够在线监测有效接地三相交流配电系统供电回路的绝缘性能及潜在电气火灾危险，避免对绝缘性能下降和潜在电气火灾危险的误报漏报，有效预防接地短路故障及电气火灾事故的发生。为达到上述目的，本专利技术所述的有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置包括DSP单元、单片机模块、光电耦合器模块、报警单元、控制输出单元、复位电路模块、剩余电流信号调理电路模块、电压信号调理电路模块、用于采集有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号的电压信号检测模块以及用于采集有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号的剩余电流信号检测模块；剩余电流信号检测模块通过剩余电流信号调理电路模块与DSP单元的输入端相连接，电压信号检测模块通过电压信号调理电路模块与DSP单元的输入端相连接，DSP单元的输出端及复位电路模块与单片机模块相连接，单片机模块的输出端经光电耦合器模块与报警单元及控制输出单元相连接。剩余电流信号调理电路模块由依次相连接的I/V转换、RC滤波电路、放大电路及限幅电路组成。电压信号调理电路模块由依次相连接的I/V转换、RC滤波电路、放大电路及限幅电路组成。还包括用于连接外接设备的以太网通讯单元，以太网通讯单元与单片机模块相连接。剩余电流信号检测模块为装设于有效接地三相交流配电系统供电回路中的剩余电流互感器，其中，有效接地三相交流配电系统供电回路中的A相、B相、C相及N相线电缆穿过所述剩余电流互感器；所述电压信号检测模块为电压互感器。本专利技术所述的有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控方法包括以下步骤：电压信号检测模块采集有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号，并将采集到的有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号经电压信号调理电路模块调理后输入到DSP单元中；同时剩余电流信号检测模块采集有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号，并将采集到的有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号经剩余电流信号调理电路模块调理后输入到DSP单元中,DSP单元根据所述经电压信号调理电路模块调理后的有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号计算有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压有效值UA、UB及UC；同时根据所述经剩余电流信号调理电路模块调理后的有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号计算有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流有效值IRZ，并计算有效接地三相交流配电系统供电回路中A相电压信号与有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号之间的相角差然后将计算得到的有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压有效值UA、UB及UC、有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流有效值IRZ及有效接地三相交流配电系统供电回路中A相电压信号与有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号之间的相角差发送至单片机模块中；单片机模块根据有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压有效值UA、UB及UC、有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流有效值IRZ及有效接地三相交流配电系统供电回路中A相电压信号与有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号之间的相角差将有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流有效值IRZ分解到有效接地三相交流配电系统供电回路的各相上，再提取有效接地三相交流配电系统供电回路各相的阻性剩余电流分量有效值IRra、IRrb、IRrc，然后再计算有效接地三相交流配电系统供电回路各相对地阻性绝缘电阻Ra、Rb及Rc，最后将有效接地三相交流配电系统供电回路各相对地阻性绝缘电阻Ra、Rb及Rc与绝缘电阻下限报警阈值R0进行比较，当Ra≥R0、Rb≥R0及Rc≥R0时，则认定所述有效接地三相交流配电系统供电回路绝缘性能良好，无接地短路故障和潜在电气火灾危险，当Ra<R0或Rb<R0或Rc<R0时，则认定所述有效接地三相交流配电系统供电回路绝缘性能破坏，存在接地短路故障及潜在电气火灾危险，然后延迟t时间后发送报警指令及分断控制指令分别给报警单元及控制输出单元，报警单元根据所述报警指令进行声光报警，控制输出单元根据所述分断控制指令分断所述有效接地三相交流配电系统供电回路。当Ra<R0时，则认定所述有效接地三相交流配电系统供电回路的A相绝缘性能破坏；当Rb<R0时，则认定所述有效接地三相交流配电系统供电回路的B相绝缘性能破坏；当Rc<R0时，则认定所述有效接地三相交流配电系统供电回路的C相绝缘性能破坏。当时，将有效接地三相交流配电系统供电回路C相的阻性剩余电流有效值IRrc忽略为0，并将有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流有效值IRZ分解到有效接地三相交流配电系统供电回路的各A相和B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置，其特征在于，包括DSP单元(8)、单片机模块(6)、光电耦合器模块(7)、报警单元(10)、剩余电流信号调理电路模块(2)、电压信号调理电路模块(4)、控制输出单元(11)、复位电路模块(5)、用于采集有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号的电压信号检测模块(3)以及用于采集有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号的剩余电流信号检测模块(1)；剩余电流信号检测模块(1)通过剩余电流信号调理电路模块(2)与DSP单元(8)的输入端相连接，电压信号检测模块(3)通过电压信号调理电路模块(4)与DSP单元(8)的输入端相连接，DSP单元(8)的输出端及复位电路模块(5)与单片机模块(6)相连接，单片机模块(6)的输出端经光电耦合器模块(7)与报警单元(10)及控制输出单元(11)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置，其特征在于，包括DSP单元(8)、单片机模块(6)、光电耦合器模块(7)、报警单元(10)、剩余电流信号调理电路模块(2)、电压信号调理电路模块(4)、控制输出单元(11)、复位电路模块(5)、用于采集有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号的电压信号检测模块(3)以及用于采集有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号的剩余电流信号检测模块(1)；剩余电流信号检测模块(1)通过剩余电流信号调理电路模块(2)与DSP单元(8)的输入端相连接，电压信号检测模块(3)通过电压信号调理电路模块(4)与DSP单元(8)的输入端相连接，DSP单元(8)的输出端及复位电路模块(5)与单片机模块(6)相连接，单片机模块(6)的输出端经光电耦合器模块(7)与报警单元(10)及控制输出单元(11)相连接。2.根据权利要求1所述的有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置，其特征在于，剩余电流信号调理电路模块(2)由依次相连接的I/V转换、RC滤波电路、放大电路及限幅电路组成。3.根据权利要求1所述的有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置，其特征在于，电压信号调理电路模块(4)由依次相连接的I/V转换、RC滤波电路、放大电路及限幅电路组成。4.根据权利要求1所述的有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置，其特征在于，还包括用于连接外接设备的以太网通讯单元(9)，以太网通讯单元(9)与单片机模块(6)相连接。5.根据权利要求1所述的有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置，其特征在于，剩余电流信号检测模块(1)为装设于有效接地三相交流配电系统供电回路中的剩余电流互感器，其中，有效接地三相交流配电系统供电回路中的A相、B相、C相及N相线电缆穿过所述剩余电流互感器；所述电压信号检测模块(3)为电压互感器。6.一种有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控方法，其特征在于，基于权利要求1所述的有效接地的三相绝缘式电气火灾在线防控装置，包括以下步骤：电压信号检测模块(3)采集有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号，并将采集到的有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号经电压信号调理电路模块(4)调理后输入到DSP单元(8)中；同时剩余电流信号检测模块(1)采集有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号，并将采集到的有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号经剩余电流信号调理电路模块(2)调理后输入到DSP单元(8)中,DSP单元(8)根据所述经电压信号调理电路模块(4)调理后的有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压信号计算有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压有效值UA、UB及UC；同时根据所述经剩余电流信号调理电路模块(2)调理后的有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号计算有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流有效值IRZ，并计算有效接地三相交流配电系统供电回路中A相电压信号与有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号之间的相角差然后将计算得到的有效接地三相交流配电系统供电回路各相电压有效值UA、UB及UC、有效接地三相交流配电系统供电回路集总剩余电流有效值IRZ及有效接地三相交流配电系统供电回路中A相电压信号与有效接地三相交流配电系统供电回路的集总剩余电流信号之间的相角差发送至单片机模块(6)中；单片机模块(6)根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵怀军，张子杰，党喜玲，赵海军，王立峰，
申请(专利权)人：西安华瑞网电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61