一种云边协同监测剩余电流的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种云边协同监测剩余电流的装置和方法，包括剩余电流互感器

【技术实现步骤摘要】
一种云边协同监测剩余电流的装置及方法


[0001]本专利技术涉及用电安全监控
，尤其涉及一种云边协同监测剩余电流的装置及方法
。

技术介绍

[0002]目前，极易引起用电安全事故
(
尤其电气火灾
)
的主因
—
剩余电流，实际为电气线路或电气设备出现绝缘破损或绝缘性能降低，通过接地点产生的异常基波纯阻性泄露电流
。
经测试，当异常泄露电流大于
500mA
时，极易引燃周围易燃物导致电气火灾
。
而目前用于电气火灾监控领域的电气火灾监控器所监测的剩余电流，是通过剩余电流互感器感应采集的，采集值实际包含电气线路与大地感应产生的容性固有泄露电流，以及电机等电气设备启动时产生的感性电流，特别是这些剩余电流还随着负载的变化而变化，而且电磁干扰的存在导致大量的谐波占比，即使电气系统运行正产，监测的总剩余电流往往不时出现大于报警设定值的情况，很容易产生误报警，严重影响用电安全监控装置的使用效果
。
[0003]为克服上述弊端，行业推出了纯阻性剩余电流式用电安全监控探测器，引入电压信号的同步采集，原理类同于绝缘探测器，虽然技术方面有所改善，但限于较小剩余电流值监测值时
,
导致监测精度普遍不高，应用场合存在局限，难以大面积推广使用
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种云边协同监测剩余电流的装置及方法，能够实现对剩余电流式电气火灾的精准监测
。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种云边协同监测剩余电流的装置，包括剩余电流互感器
、
剩余电流采集电路
、
存储单元
、
无线传输模块
、
云平台和移动终端，所述的剩余电流互感器的输出端通过剩余电流采集电路与存储单元和无线传输模块的输入端连接，无线传输模块的输出端与云平台无线连接，云平台与移动终端进行数据交互
。
[0007]所述的剩余电流采集电路包括电阻
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、
电容
C1、C2、C3、C4、C5、C6、
二极管
D1、D2、D3、D4、D1
和三极管
U1
，所述的电阻
R2、R3、R6、R7、C3、C4
共同组成了低通滤波，所述的三极管的
C
极通过电容
C5
与
E
极连接，同时
E
极接地连接，所述
R1
和
C2
并联设置在
C
极与电源正极
VCC
之间，所述的
C
极与电阻
R4
的一端连接，
R4
的另一端与
LDADC1
端连接的同时，依次通过二极管
D2
和
D3
与
LDADC2
端连接；
LDADC1
端通过电容
C1
接地连接，
LDADC2
端通过电容
C6
与
E
极连接，同时
LDADC2
端通过
R8
与
C
极连接，
LDADC1
端和
LDADC2
端连接低通滤波的输入端
。
[0008]所述的无线传输模块采用
4G
移动通信模块，型号为
WH
‑
GM5。
[0009]云边协同监测剩余电流的方法，包括如下步骤：
[0010]A
：剩余电流互感器实时采集现场的大小，并记录；
[0011]B
：当出现剩余电流基波值大于设定的越限值时，出现报警，发送基波特征值到存
储单元的同时发送到云平台；
[0012]C
：云平台根据剩余电流的基波值进行报警确认，是否是误报警，如果剩余电流特征值呈现单位阶跃波形单纯惯性型的趋势，则此时为正常报警；如果剩余电流高于设定的报警越限值时，且此剩余电流基波特征值呈现有升有降且无阶跃趋势呈振荡形式时，此时依然会产生报警，但是此时为误报警；
[0013]E
：如果是正常报警，则云平台会保存当前剩余电流刚出现阶跃上升时的剩余电流幅值作为新的报警越限值，并将该呈现阶跃形状的剩余电流基波特征值保存到样本库中，下次出现报警时可对比样本库中波形，若波形除阶跃点剩余电流幅值不一致但波形相似时可判断为正常报警，
[0014]F
：如果是误报警，存储单元会存储剩余电流基波中上升沿的剩余电流值和下降沿的剩余电流值，对于此类波形在装置运行的初期
(
一个月内
)
装置依然会报警，云平台经手机终端
APP
将此条报警推送给维保或用户时，确认现场为误报警后，监控装置会及时标记该剩余电流基波特征值并存入误报样本库中，下次出现有和样本库中同样特征的剩余电流基波特征值时可判定为误报警，监控装置则不会触发报警也不会上传给云平台；
[0015]G
：通过正常报警和误报警的样本库进行建立报警模块，后续的监控，实时采集剩余电流的基波特征值，并于样本模型的数据比较，判断是否是正常报警
。
[0016]所述的步骤
G
中建立报警模块的具体建模方法如下
。
对于样本总量为
N
的随机样本库，第一步，求得样本均值和样本标准差
S
，计算方法分别如公式
(1)
和
(2)
所示，其中
x1,x2,x3......x
n
为样本特征值
。
[0017][0018][0019]第二步，根据数学理论对于样本库的期望和方差都未知且样本总体较大时，满足随机正态分布建模要求，可用样本均值和样本标准差
S
分别替代
μ1和
σ1，根据数学推导可得误报样本库的随机正态分布函数
f1(x)
，如公式
(3)
所示，
[0020][0021]所述的步骤
G
中，与样本数据的比较具体包括如下步骤：若波形趋势和正常报警的有很大差别，则初步判定可能为误报警，监控装置根据初步判定结果进一步分析处理，具体的处理方法是：监控装置将记录下来的剩余电流基波特征值，假定剩余电流特征值中上升沿幅值为
H1
，下降沿幅值为
H2
，计算可知，划分概率区间
[
μ1‑
K1,
μ
1+K1]和
[
μ1‑
K2,
μ1+K2]，分别计算
H1
落入概率区间
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种云边协同监测剩余电流的装置，其特征在于：包括剩余电流互感器
、
剩余电流采集电路
、
存储单元
、
无线传输模块
、
云平台和移动终端，所述的剩余电流互感器的输出端通过剩余电流采集电路与存储单元和无线传输模块的输入端连接，无线传输模块的输出端与云平台无线连接，云平台与移动终端进行数据交互
。2.
根据权利要求1所述的云边协同监测剩余电流的装置，其特征在于：所述的剩余电流采集电路包括电阻
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、
电容
C1、C2、C3、C4、C5、C6、
二极管
D1、D2、D3、D4、D1
和三极管
U1
，所述的电阻
R2、R3、R6、R7、C3、C4
共同组成了低通滤波，所述的三极管的
C
极通过电容
C5
与
E
极连接，同时
E
极接地连接，所述
R1
和
C2
并联设置在
C
极与电源正极
VCC
之间，所述的
C
极与电阻
R4
的一端连接，
R4
的另一端与
LDADC1
端连接的同时，依次通过二极管
D2
和
D3
与
LDADC2
端连接；
LDADC1
端通过电容
C1
接地连接，
LDADC2
端通过电容
C6
与
E
极连接，同时
LDADC2
端通过
R8
与
C
极连接，
LDADC1
端和
LDADC2
端连接低通滤波的输入端
。3.
根据权利要求2所述的云边协同监测剩余电流的装置，其特征在于：所述的无线传输模块采用
4G
移动通信模块，型号为
WH
‑
GM5。4.
根据权利要求3所述的云边协同监测剩余电流的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A
：剩余电流互感器实时采集现场的大小，并记录；
B
：当出现剩余电流基波值大于设定的越限值时，出现报警，发送基波特征值到存储单元的同时发送到云平台；
C
：云平台根据剩余电流的基波值进行报警确认，是否是误报警，如果剩余电流特征值呈现单位阶跃波形单纯惯性型的趋势，则此时为正常报警；如果剩余电流高于设定的报警越限值时，且此剩余电流基波特征值呈现有升有降且无阶跃趋势呈振荡形式时，此时依然会产生报警，但是此时为误报警；
E
：如果是正常报警，则云平台会保存当前剩余电流刚出现阶跃上升时的剩余电流幅值作为新的报警越限值，并将该呈现阶跃形状的剩余电流基波特征值保存到样本库中，下次出现报警时可对比样本库中波形，若波形除阶跃点剩余电流幅值不一致但波形相似时可判断为正常报警，
F
：如果是误报警，存储单元会存储剩余电流基波中上升沿的...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶继明，谢永涛，张玉，金太镇，陶逊，高旭东，周杰，
申请(专利权)人：河南力安测控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：