本發(fā)明具體涉及一種新型多功能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國家經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，各種各樣的監(jiān)控系統(tǒng)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活之中，給國家和人們的生命財產(chǎn)安全帶來了極大的保障。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為最為重要的安防監(jiān)控系統(tǒng)之一，其在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮了巨大的作用。

但是，目前的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)存在著如下問題：

1）現(xiàn)有的電氣火災(zāi)安全產(chǎn)品主要基于剩余電流和溫度技術(shù)進行火災(zāi)故障后的事后報警，側(cè)重漏電監(jiān)測；而隨著現(xiàn)代非線性負荷及新能源的大量使用，線路的諧波污染非常大，負荷的三相不平衡也比較大，諧波及不平衡電流都會疊加在零線上，造成零線電流過載，并且當(dāng)前安規(guī)規(guī)定在零線上不允許安裝過流保護裝置，這樣就造成了零線火災(zāi)無法控制的局面；

2）現(xiàn)有產(chǎn)品主要為剩余電流式探測器和測溫式探測器，功能單一，不能全面監(jiān)測線路數(shù)據(jù)，無法對線路情況進行多方位、深層次的分析，做不到有效補償與預(yù)警；

3）負載線路各監(jiān)測點之間的電壓差可能非常高、安全隱患大，現(xiàn)有產(chǎn)品沒有解決在同一產(chǎn)品上實現(xiàn)多種監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的電氣全隔離這個難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠全面監(jiān)控電氣線路運行數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)火災(zāi)報警、功能齊全、而且電氣隔離效果好、使用安全的新型多功能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的這種新型多功能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，包括電源模塊、控制模塊、相線運行數(shù)據(jù)采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊和通信模塊，還包括零線電流采集模塊；電源模塊給所述監(jiān)控系統(tǒng)供電；相線運行數(shù)據(jù)采集模塊、零線電流采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊和通信模塊均與控制模塊連接；相線運行數(shù)據(jù)采集模塊和零線電流采集模塊用于采集電氣所有線路的運行數(shù)據(jù)信息并傳入控制模塊；控制模塊根據(jù)采集到的電氣線路運行數(shù)據(jù)信息和開關(guān)量輸入模塊輸入的開關(guān)量信號做出火災(zāi)判斷，并輸出控制信號通過開關(guān)量輸出模塊輸出開關(guān)量輸出信號，并將所述監(jiān)控系統(tǒng)的運行信息通過通信模塊對外進行發(fā)送。

所述的新型多功能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)還包括溫度監(jiān)控模塊；溫度監(jiān)控模塊與控制模塊連接，用于采集電氣線路的工作溫度并將采集到的溫度信息傳入控制模塊。

所述的溫度監(jiān)控模塊包括若干路溫度監(jiān)控支路；每一路溫度監(jiān)控支路包括依次串接的溫度導(dǎo)熱銅片、導(dǎo)熱絕緣層、溫度傳感器、溫度濾波器和溫度采集單元；溫度導(dǎo)熱銅片用于感知被測量點溫度，導(dǎo)熱絕緣層用于溫度傳遞并實現(xiàn)4kV的交直流電壓隔離，溫度傳感器用于把傳遞過來的溫度信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電阻信號，再經(jīng)相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后經(jīng)溫度濾波器濾波，再經(jīng)溫度采集單元處理后輸出到控制模塊。

所述的相線運行數(shù)據(jù)采集模塊包括相線電壓運行數(shù)據(jù)采集模塊和相線電流運行數(shù)據(jù)采集模塊；所述相線電壓運行數(shù)據(jù)采集模塊用于采集相線的運行電壓數(shù)據(jù)，相線電流運行數(shù)據(jù)采集模塊用于采集相線的運行電流數(shù)據(jù)。

所述的新型多功能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)還包括電氣隔離模塊；電氣隔離模塊包括相線電氣隔離模塊和零線電流隔離模塊；相線電氣隔離模塊連接在相線運行數(shù)據(jù)采集模塊與電氣線路的相線之間，用于隔離電氣線路與所述相線運行數(shù)據(jù)采集模塊；零線電流隔離模塊連接在零線電流采集模塊與電氣線路的零線之間，用于隔離電氣線路的零線與所述零線電流采集模塊。

所述的相線電氣隔離模塊包括電壓相線隔離模塊和電流相線隔離模塊；電壓相線隔離模塊包括A相電壓隔離模塊、B相電壓隔離模塊和C相電壓隔離模塊；所述的電流相線隔離模塊包括A相電流隔離模塊、B相電流隔離模塊和C相電流隔離模塊。

所述的每一相的電壓隔離模塊均包括限流電阻、壓敏電阻、隔離電壓互感器、電壓轉(zhuǎn)換電阻和電壓濾波器，且限流電阻的一端與隔離電壓互感器的1腳連接，限流電阻的另一端與壓敏電阻的一端連接，壓敏電阻的另一端與隔離電壓互感器的2腳連接，隔離電壓互感器的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻的一端、電壓濾波器的一端分別連接，隔離電壓互感器的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻的另一端、電壓濾波器的另一端分別連接。

所述的每一相的電流隔離模塊均包括隔離電流互感器、電壓轉(zhuǎn)換電阻和相電流濾波器，且隔離電流互感器的1腳和2腳與外部A相電流輸入連接，隔離電流互感器的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻的一端、相電流濾波器的一端分別連接，隔離電流互感器的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻的另一端、相電流濾波器的另一端分別連接。

所述的零線電流隔離模塊包括隔離電流互感器、電壓轉(zhuǎn)換電阻和零線電流濾波器，隔離電流互感器的1腳和2腳與外部零線電流輸入連接，隔離電流互感器的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻的一端、零線電流濾波器的一端分別連接，所述隔離電流互感器的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻的另一端、零線電流濾波器的另一端分別連接。

所述的相線運行數(shù)據(jù)采集模塊和零線電流采集模塊均采用專用型號為IDT90E36的計量芯片，采用FFT傅里葉變換算法進行數(shù)據(jù)的真有效值采集；其中所述相線運行數(shù)據(jù)采集模塊輸出相線電流、相線諧波、相線基波、三相不平衡、電壓、功率、電能、剩余電流等值，相線電參數(shù)采集的頻率參考基準為對應(yīng)相電壓；零線電流采集模塊輸出零線電流、零線諧波電流、零線基波電流等值，零線電流采集的頻率參考基準為A/B/C三相電壓，并按ABC順序，以最前的有效相為參考。如果A/B/C三相電壓都缺失，則相線電參數(shù)采集及零線電流采集都采用50Hz的標(biāo)準參考頻率。

本發(fā)明提供的這種新型多功能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，能監(jiān)測線路的零線電流并可對零線進行全面防范，能監(jiān)測線路的諧波并進行諧波預(yù)警和諧波補償，能監(jiān)測線路的三相不平衡并進行線路負載平衡分析，而且同時把零線電流、諧波、三相不平衡、相電壓、相電流、功率、電能及通用的剩余電流、多路溫度等功能都集中到了一個產(chǎn)品上，可對線路做多方面預(yù)警和分析，還進一步實現(xiàn)了各測量點的電氣全隔離，保證人員和設(shè)備安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在三相線路應(yīng)用時的功能模塊示意圖。

具體實施方式

如圖1所示為本發(fā)明的功能模塊示意圖：本發(fā)明提供的這種新型多功能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，包括電源模塊、控制模塊、相線運行數(shù)據(jù)采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、通信模塊、零線電流采集模塊、溫度監(jiān)控模塊和電氣隔離模塊；電源模塊給所述監(jiān)控系統(tǒng)供電；相線運行數(shù)據(jù)采集模塊、零線電流采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊和通信模塊均與控制模塊連接；相線運行數(shù)據(jù)采集模塊和零線電流采集模塊用于采集電氣所有線路的運行數(shù)據(jù)信息并傳入控制模塊；控制模塊根據(jù)采集到的電氣線路運行數(shù)據(jù)信息和開關(guān)量輸入模塊輸入的開關(guān)量信號做出火災(zāi)判斷，并輸出控制信號通過開關(guān)量輸出模塊輸出開關(guān)量輸出信號，并將所述監(jiān)控系統(tǒng)的運行信息通過通信模塊對外進行發(fā)送；溫度監(jiān)控模塊與控制模塊連接，用于采集電氣線路的工作溫度并將采集到的溫度信息傳入控制模塊；電氣隔離模塊包括相線電氣隔離模塊和零線電流隔離模塊；相線電氣隔離模塊連接在相線運行數(shù)據(jù)采集模塊與電氣線路的相線之間，用于隔離電氣線路與所述相線運行數(shù)據(jù)采集模塊；零線電流隔離模塊連接在零線電流采集模塊與電氣線路的零線之間，用于隔離電氣線路的零線與所述零線電流采集模塊。

溫度監(jiān)控模塊包括若干路溫度監(jiān)控支路；每一路溫度監(jiān)控支路包括依次串接的溫度導(dǎo)熱銅片、導(dǎo)熱絕緣層、溫度傳感器、溫度濾波器和溫度采集單元；溫度導(dǎo)熱銅片用于感知被測量點溫度，導(dǎo)熱絕緣層用于溫度傳遞并實現(xiàn)4kV的交直流電壓隔離，溫度傳感器用于把傳遞過來的溫度信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電阻信號，再經(jīng)相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后經(jīng)溫度濾波器濾波，再經(jīng)溫度采集單元處理后輸出到控制模塊。

相線運行數(shù)據(jù)采集模塊包括相線電壓運行數(shù)據(jù)采集模塊和相線電流運行數(shù)據(jù)采集模塊；所述相線電壓運行數(shù)據(jù)采集模塊用于采集相線的運行電壓數(shù)據(jù)，相線電流運行數(shù)據(jù)采集模塊用于采集相線的運行電流數(shù)據(jù)。

相線電氣隔離模塊包括電壓相線隔離模塊和電流相線隔離模塊：

1） 電壓相線隔離模塊包括A相電壓隔離模塊、B相電壓隔離模塊和C相電壓隔離模塊，具體包括限流電阻RA1、壓敏電阻RVA、隔離電壓互感器PTA、電壓轉(zhuǎn)換電阻RA2、電壓濾波器1，限流電阻RB1、壓敏電阻RVB、隔離電壓互感器PTB、電壓轉(zhuǎn)換電阻RB2、電壓濾波器2，限流電阻RC1、壓敏電阻RVC、隔離電壓互感器PTC、電壓轉(zhuǎn)換電阻RC2、電壓濾波器3；限流電阻RA1的一端與隔離電壓互感器PTA的1腳連接，限流電阻RA1的另一端與壓敏電阻RVA的一端連接，壓敏電阻RVA的另一端與隔離電壓互感器PTA的2腳連接，隔離電壓互感器PTA的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RA2的一端、電壓濾波器1的一端分別連接，隔離電壓互感器PTA的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RA2的另一端、電壓濾波器1的另一端分別連接；限流電阻RB1的一端與隔離電壓互感器PTB的1腳連接，限流電阻RB1的另一端與壓敏電阻RVB的一端連接，壓敏電阻RVB的另一端與隔離電壓互感器PTB的2腳連接，隔離電壓互感器PTB的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RB2的一端、電壓濾波器2的一端分別連接，隔離電壓互感器PTB的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RB2的另一端、電壓濾波器2的另一端分別連接，限流電阻RC1的一端與隔離電壓互感器PTC的1腳連接，限流電阻RC1的另一端與壓敏電阻RVC的一端連接，壓敏電阻RVC的另一端與隔離電壓互感器PTC的2腳連接，隔離電壓互感器PTC的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RC2的一端、電壓濾波器3的一端分別連接，隔離電壓互感器PTC的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RC2的另一端、電壓濾波器3的另一端分別連接；

壓敏電阻RVA、RVB、RVC用于對外接輸入電壓進行限壓，濾除沖擊電壓；所述限流電阻RA1、RB1、RC1用于對輸入信號進行限流并把電壓信號轉(zhuǎn)換成隔離電壓互感器PTA、PTB、PTC可接收的毫安級電流小信號；所述隔離電壓互感器PTA、PTB、PTC用于在原邊接收毫安級電流小信號后在次邊同步輸出同等大小的毫安級電流小信號，并實現(xiàn)高壓電氣隔離；所述電壓轉(zhuǎn)換電阻RA2、RB2、RC2用于把隔離電壓互感器PTA、PTB、PTC次邊的毫安級電流小信號轉(zhuǎn)換成毫伏級電壓小信號，并經(jīng)電壓濾波器1、電壓濾波器2、電壓濾波器3濾波后同步輸出到相線采集單元和零線電流采集單元的電壓輸入回路；

2） 電流相線隔離模塊包括A相電流隔離模塊、B相電流隔離模塊和C相電流隔離模塊；具體包括隔離電流互感器CTA、電壓轉(zhuǎn)換電阻RA3、相電流濾波器1，隔離電流互感器CTB、電壓轉(zhuǎn)換電阻RB3、相電流濾波器2，隔離電流互感器CTC、電壓轉(zhuǎn)換電阻RC3、相電流濾波器3，隔離電流互感器CTS、電壓轉(zhuǎn)換電阻RS3和零線電流濾波器；隔離電流互感器CTA的1腳和2腳與外部A相電流輸入連接，隔離電流互感器CTA的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RA3的一端、相電流濾波器1的一端分別連接，隔離電流互感器CTA的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RA3的另一端、相電流濾波器1的另一端分別連接；隔離電流互感器CTB的1腳和2腳與外部B相電流輸入連接，隔離電流互感器CTB的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RB3的一端、相電流濾波器2的一端分別連接，隔離電流互感器CTB的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RB3的另一端、相電流濾波器2的另一端分別連接；隔離電流互感器CTC的1腳和2腳與外部C相電流輸入連接，隔離電流互感器CTC的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RC3的一端、相電流濾波器3的一端分別連接，隔離電流互感器CTC的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RC3的另一端、相電流濾波器3的另一端分別連接；隔離電流互感器CTS的1腳和2腳與外部剩余電流輸入連接，隔離電流互感器CTS的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RS3的一端、剩余電流濾波器的一端分別連接，隔離電流互感器CTS的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RS3的另一端、剩余電流濾波器的另一端分別連接。

零線電流隔離模塊包括隔離電流互感器CTN、電壓轉(zhuǎn)換電阻RN3和零線電流濾波器，隔離電流互感器CTN的1腳和2腳與外部零線電流輸入連接，隔離電流互感器CTN的3腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RN3的一端、零線電流濾波器的一端分別連接，隔離電流互感器CTN的4腳與電壓轉(zhuǎn)換電阻RN3的另一端、零線電流濾波器的另一端分別連接。

所述電流互感器CTA、CTB、CTC、CTS、CTN從原邊接收大電流信號后在次邊同步輸出毫安級電流小信號，并實現(xiàn)高壓電氣隔離；所述電壓轉(zhuǎn)換電阻RA3、RB3、RC3、RS3用于把隔離電流互感器CTA、CTB、CTC、CTS次邊的毫安級電流小信號轉(zhuǎn)換成毫伏級電壓小信號，并經(jīng)相電流濾波器1、相電流濾波器2、相電流濾波器3、剩余電流濾波器濾波后輸出到相線采集單元的電流輸入回路；所述電壓轉(zhuǎn)換電阻RN3用于把隔離電壓互感器CTN次邊的毫安級電流小信號轉(zhuǎn)換成毫伏級電壓小信號，并經(jīng)零線電流濾波器濾波后輸出到零線電流采集單元的電流輸入回路。

所述隔離電壓互感器PTA、PTB、PTC為PCB插裝計量專用型2mA/2mA或類似規(guī)格互感器，所述隔離電流互感器CTA、CTB、CTC、CTS、CTN為PCB插裝計量專用型1（10）A/1mA或類似規(guī)格互感器。

相線運行數(shù)據(jù)采集模塊和零線電流采集模塊均采用專用型號為IDT90E36的計量芯片，采用FFT傅里葉變換算法進行數(shù)據(jù)的真有效值采集；其中所述相線運行數(shù)據(jù)采集模塊輸出相線電流、相線諧波、相線基波、三相不平衡、電壓、功率、電能、剩余電流等值，相線電參數(shù)采集的頻率參考基準為對應(yīng)相電壓；零線電流采集模塊輸出零線電流、零線諧波電流、零線基波電流等值，零線電流采集的頻率參考基準為A/B/C三相電壓，并按ABC順序，以最前的有效相為參考。如果A/B/C三相電壓都缺失，則相線電參數(shù)采集及零線電流采集都采用50Hz的標(biāo)準參考頻率。

所述的開關(guān)量輸入模塊、通訊模塊采用光耦隔離；所述開關(guān)量輸出模塊采用電磁式繼電器隔離；電源模塊采用開關(guān)電源，用脈沖變壓器隔離，輸出多組隔離工作電壓給各個模塊，保證各模塊間的電氣隔離。