一种方法和装置提供了一种改进的方式来监测电路的恶化并获得恶化的预先警告，从而可以在断路器使电路跳闸之前采取行动。该方法为电路建立基准线，包括监测电路的电压和电流的零交叉点。在操作中，使用零交叉点监测电路，并将此信息与基准线进行比较以确定是否发生了变化。基准线信息建立了表示电路正在恶化的阈值，以便可以提供适当的信号，从而采取适当的措施、中断电路、采取补救措施等。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种使用断路器监测负载电路的装置和方法专利
提供了一种使用断路器监测负载电路的装置和方法，其使用电路的回路中性侧(returnneutralside)来允许更准确和精确地监测电路两端的电压、电流、电容和阻抗。
技术介绍
从历史上看，配电断路器已经存在多年，最新的类型具有接地故障中断功能。这些用于断开电路的传统方法是基于电路的线路侧汲取过大电流(超过额定容量)并“跳闸(tripping)”或使电路断电直到复位，这通常是手动的。最近的设备改进已经结合了使用本地网络的各种通信技术，以便可以通过断路器手动复位以外的其他方式进行复位。图1是一个典型的配电中心1，它为连接到插座、灯和电器的电线网络提供单相115/230V电源。每个115V网络都有负载断路器2，而230V网络有双极断路器10，以便在负载线4上出现过大电流情况时提供干预方法，而回线(returnwire)5和地线6则完成电路返回到接地棒(groundbar)3，以便电流流入网络。115V网络可以包括插座7、灯9、开关8和负载13。230V网络使用负载4和回线5来提供带有地线6的电源以完成电路。这些类型的跳闸断路器已经存在多年，并为电路汲取瞬时过量电流提供干预。在1960年代，开发了接地故障中断断路器并发展成熟为断路器，通常用于潮湿场所。这些类型的断路器还提供了一种仅当电路上汲取过大电流时进行干预的方法。配电网络中的电气火灾给居民造成的损失超过20亿美元，近2700人丧生，而在非住宅建筑中，共有1550人受伤，另外还有20亿美元的火灾损失。传统的断路器、烟雾探测器和接地故障中断电路虽然提高了安全性，但并不能进一步减少这些事件的发生。因此，需要对在断路器跳闸之前仅依赖过大的电流汲取的现有技术的断路器进行改进。
技术实现思路
本专利技术用于对给定配电网络中存在的电气特性更敏感的情况，但会包括与特定电路相关联的负载。本专利技术具有测量电源电气特性的功能，但与传统断路器不同的是，它使用电路的回路中性侧。这对于准确和精确地监测电路和负载两端的电压、电流、电容和阻抗非常重要。这些电气特性的微小非典型变化表示火灾的可能性。采用算法绘制性能曲线来处理只能通过监测电源和回路来测量的电气特性。本专利技术是一种人工智能设备，其从历史电路性能中学习，能够清楚地识别远低于典型配电断路器的额定电流消耗的操作限制，并在出现与过大电流情况相关的热量之前预测火灾的可能性。声音警报、与各种其他电源的通信和/或最终干预电路将根据算法曲线的预设限制提醒用户发生火灾的可能性。本专利技术可以采用多种布置方式，可以是带有发射器的集成断路器、结合到断路器的远程传输控制单元，或集成到主母线的远程控制单元；但不限于这些配置。本专利技术也可以部署在主断路器、继电器或开关单元上，并且本专利技术不受限于电压或电流的限制。更具体地，提供了一种使用断路器监测负载电路的方法，该方法基于正弦曲线中的角位移、功率因数、阻抗、电容和感抗，根据正弦曲线的零交叉点附近的电路的电压和电流，建立电路随时间的基准线，该基准线是基于监测时间段和开始时间段。该方法在一段时间中反复监测运行中的工作电路在该工作电路的正弦曲线的零交叉点附近的情况，其使用了角位移、功率因数、阻抗、电容和感抗，用于确定工作电路的负载的基准线。将基准线与来自监测步骤的信息进行比较，以确定运行中的工作电路的劣化和衰减曲线，衰减曲线提供电路恶化的指示，衰减曲线提供生成警报和/或使电路不可操作的指引。当在电路中注意到有恶化情况时，该方法可以提供声音警报和/或视觉显示，提示需要对电路采取行动。警报可以是使用无线或硬线(hard-wired)传输的通信。一旦确定了电路的恶化，会基于恶化而使电路不可操作。本专利技术还包括一种用于实施监测方法的装置。该装置包括用于监测电路上的负载的断路器和接到电路中的控制模块。该控制模块配备有基准线信息，并被配置为监测电路负载并将监测到的情况与基准线进行比较以确定电路中的恶化。该装置可以包括在确定电路恶化时的警报能力。警报能力可以是声音警报、视觉显示和无线传输或硬线传输通信中的一种或多种。控制模块还可以被配置为基于电路恶化的确定来使断路器跳闸附图说明图1是传统配电中心的示意图。图2是本专利技术断路器的第一实施例的示意图。图3是本专利技术断路器的第二实施例的示意图。图4是示出本专利技术的接有两种断路器的控制模块的示意图。图5是典型20安培断路器在不同条件下的电流与时间的曲线。图6示出电流和电压的零交叉点曲线。图7A示出正常情况下电流和电压的交叉点曲线。图7B示出电流和电压的交叉点曲线，表明在某个时间段之后，图7A中的电流和电压曲线形状的变化。图7C示出经过一段时间后与图7A相似的另外的交叉点曲线。图8示出断路器不同情况下算法输出与时间相关的曲线。具体实施方式本专利技术被设计成通常用于采用断路器的配电中心，例如图1所示的配电中心。在这些现有技术配电系统中，没有已知的方法或设备在电路随时间恶化时允许监视和干预电路(这种恶化尚未超过断路器的典型电流额定值)，然后干预电路功率。大多数电气火灾的发生是由于电路或负载随着时间的推移而减弱。本专利技术是一种预测方法和装置，用于监测火灾情况下电路和负载的恶化。本专利技术通过在115V电路的负载线4的回线5处(见图2)进行测量以及在230V电路的负载线4，回线5和地线6处(见图3)进行测量来监测电路和负载的电流、电压、阻抗、电容和相位关系。115V的回线5或230V的地线6将通过接线21连接，接线21通过线22反馈到断路器20(图2)或断路器30(图3)。这种电路监测方法可以应用于任何额定电压/电流的电气路径。图4中示出本专利技术的方法和装置的另一方面。图4示出了图1的断路器20和30、图2和图3的接线21和线22以及控制模块23的组合，其全部布置在壳体1中。通过控制模块23和断路器20或30，该装置能够经由控制模块23提醒用户、向家庭监测系统发出警报、向用户发送消息，以及像传统的“跳闸”断路器一样中断电路。尽管在图2和3中未描绘，控制模块23将连接到断路器20的线22和断路器30的线22。电路的历史数据存储在控制模块23内，用于分析以确定火灾情况的可能性。这种数据收集和分析的人工智能方法允许本专利技术确定电路和负载的情况。图5显示了向电路施加负载时的典型电流曲线(A)，而曲线(C)表示典型断路器建立的限制。对于20安培“跳闸”断路器，曲线(C)表现出的情况可以提供对负载电路的干预；然而，曲线(A)和曲线(C)之间的这种恶化通常会在很长一段时间内发生。对于曲线(B)可能存在第二情况,因为负载电流汲取可能会在初始阶段之后发生并且通常不会启动20安培“跳闸”断路器。由于电路元件或负载被破坏，电阻增加并加热组件，这种情况对于具有潜在火灾危险的电路来说是常见的。在确定功率损耗和主机完整性(hostintegrity)的情况下，关注的不仅是电路汲取的总电压或电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种使用断路器监测负载电路的方法，包括：/na)基于正弦曲线中的角位移、功率因数、阻抗、电容和感抗，根据该正弦曲线的零交叉点附近的电路的电压和电流，建立该电路随时间的基准线，该基准线是基于监测时间段和开始时间段；/nb)采用在步骤(a)中用于工作电路的负载的所述角位移、功率因数、阻抗、电容和感抗，在该工作电路的正弦曲线的所述零交叉点附近重复监测运行中的该工作电路一段时间；和/nc)将步骤(a)的基准线与来自步骤(b)的信息进行比较以确定运行中的该工作电路的恶化和衰减曲线，该衰减曲线提供所述电路恶化的指示，该衰减曲线提供生成警报和/或使所述电路不可操作的指引。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190107 US 62/789,0551.一种使用断路器监测负载电路的方法，包括：
a)基于正弦曲线中的角位移、功率因数、阻抗、电容和感抗，根据该正弦曲线的零交叉点附近的电路的电压和电流，建立该电路随时间的基准线，该基准线是基于监测时间段和开始时间段；
b)采用在步骤(a)中用于工作电路的负载的所述角位移、功率因数、阻抗、电容和感抗，在该工作电路的正弦曲线的所述零交叉点附近重复监测运行中的该工作电路一段时间；和
c)将步骤(a)的基准线与来自步骤(b)的信息进行比较以确定运行中的该工作电路的恶化和衰减曲线，该衰减曲线提供所述电路恶化的指示，该衰减曲线提供生成警报和/或使所述电路不可操作的指引。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述警报...
【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·S·赫什，拉多万·赫林达，
申请(专利权)人：斯马特科博有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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