本發(fā)明涉及電氣火災(zāi)限流式保護(hù)裝置及故障電流檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)上使用斷路器作為電氣防火限流保護(hù)，在短路故障發(fā)生時(shí)，該斷路器切斷時(shí)間長(zhǎng)，電氣設(shè)備受到?jīng)_擊大，嚴(yán)重情況下會(huì)引起線路上電線溫度高或燃燒起火，引發(fā)電氣火災(zāi)。

目前，現(xiàn)有固態(tài)開(kāi)關(guān)已解決以上問(wèn)題，其切斷時(shí)間快，不產(chǎn)生電弧，但該裝置都是在故障電流達(dá)到一定的閥值才進(jìn)行限流保護(hù)，其已對(duì)電氣設(shè)備造成一定的程度的影響,不能提前預(yù)測(cè)電氣火災(zāi)的發(fā)生，以最大限度減少電氣設(shè)備破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述缺陷，在很大程度上避免短路電流對(duì)電氣設(shè)備的沖擊，同時(shí)避免因短路而引起的火災(zāi)發(fā)生，提出如下發(fā)明：

一種電氣防火限流式保護(hù)器，包括電流互感器、電源電路、電流采集電路、功率開(kāi)關(guān)、微處理器、電壓過(guò)零比較電路、聲光報(bào)警電路和RS485接口，其中，電源電路用于為所述保護(hù)器提供電源，電流互感器與電流采集電路連接，檢測(cè)線路上的電流；電壓過(guò)零比較電路用于檢測(cè)線路電壓；功率開(kāi)關(guān)與配電系統(tǒng)的火線和零線連接，用于控制電路開(kāi)斷；電源電路、電流采集電路、功率開(kāi)關(guān)、電壓過(guò)零比較電路、聲光報(bào)警電路和RS485電路都與微處理器連接。

一種電氣防火限流式保護(hù)器預(yù)測(cè)故障電流的方法，主要包括以下步驟：

第一步，檢測(cè)配電系統(tǒng)電流大小，設(shè)定突變閥值，計(jì)算當(dāng)前采樣電流與前一個(gè)采樣電流的差值，記為第一次計(jì)算出的差值，如果所計(jì)算的差值超出突變閥值，則繼續(xù)采集當(dāng)前采樣電流值后面若干個(gè)電流采樣值，并依次計(jì)算兩相鄰采樣電流值的差值，獲得若干個(gè)電流差值，然后將其分別與第一次計(jì)算出的差值進(jìn)行極性比較，如果極性相同，并且所述若干個(gè)電流差值的平均值大于或等于第一次計(jì)算出的差值，則確定為電流突變，認(rèn)為線路上的電流異常；

第二步，當(dāng)確定為發(fā)生電流異常后，再繼續(xù)對(duì)配電系統(tǒng)的電流進(jìn)行采樣，計(jì)算出兩相鄰采樣電流的差值，并與突變閾值進(jìn)行比較，當(dāng)差值小于突變閥值時(shí)，或者與第一步中第一次計(jì)算出的差值極性不同，則最后一個(gè)電流采樣點(diǎn)為突變穩(wěn)定點(diǎn)，利用該突變穩(wěn)定點(diǎn)的電流值和相位，以及電流正弦函數(shù)預(yù)測(cè)異常電流峰值；

第三步，設(shè)定異常電流的閥值，與第二步預(yù)測(cè)的異常電流峰值比較，如果異常電流峰值大于異常電流的閥值，則判斷為短路故障，對(duì)線路上電流快速限流，并發(fā)出聲光報(bào)警。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的電氣防火限流式保護(hù)器的硬件框圖。

圖2 為根據(jù)本發(fā)明的電氣防火限流式保護(hù)器程序流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示為電氣防火限流式保護(hù)器的硬件框圖，該保護(hù)器包括電流互感器、電源電路、電流采集電路、功率開(kāi)關(guān)、微處理器、電壓過(guò)零比較電路、聲光報(bào)警電路和RS485接口。其中該保護(hù)器的進(jìn)線端連接配電系統(tǒng)的火線和零線，一方面為電氣防火限流式保護(hù)器提供電源，另一方面為負(fù)載提供電源，通過(guò)功率開(kāi)關(guān)（IGBT器件）引出該保護(hù)器的出線端，出線端連接負(fù)載。上述電源電路的連接配電系統(tǒng)的火線和零線，為微處理器提供電源。配電系統(tǒng)火線穿過(guò)電流互感器，由電流互感器感應(yīng)出電流接入到電流采集電路。由電壓過(guò)零比較電路檢測(cè)出交流電過(guò)零點(diǎn)，標(biāo)記交流電的起始位置，進(jìn)而可以確定出故障電流的相位信息，用于故障電流峰值預(yù)測(cè)計(jì)算。由于采用預(yù)測(cè)故障電流峰值，提前判斷出線路故障類(lèi)型，在短路電流還沒(méi)達(dá)到對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生影響前，微處理器控制功率開(kāi)關(guān)（IGBT）對(duì)線路上電流限流，并發(fā)出聲光報(bào)警，極大程度上避免了短路電流對(duì)電氣設(shè)備的沖擊，同時(shí)線路上沒(méi)有拉弧，不會(huì)因短路而引起的火災(zāi)發(fā)生。該保護(hù)器與計(jì)算機(jī)通過(guò)RS485接口連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)置和集中顯示，并快速指示出故障位置、分析出故障類(lèi)型，便于用戶及時(shí)了解配電系統(tǒng)故障狀態(tài)，從而有效避免火災(zāi)發(fā)生。

如圖2所示為電氣防火限流式保護(hù)器的程序流程圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)預(yù)測(cè)，提前進(jìn)行限流保護(hù)。其包括以下步驟：

第一步，電流突變識(shí)別。檢測(cè)配電系統(tǒng)電流大小，設(shè)定突變閥值，計(jì)算出當(dāng)前采樣電流與前一個(gè)采樣電流的差值，記為第一次計(jì)算出的差值，如果所計(jì)算的差值超出突變閥值，則繼續(xù)采集當(dāng)前采樣電流值后面若干個(gè)電流采樣值，并依次計(jì)算兩相鄰采樣電流值的差值，然后與第一次計(jì)算出的差值進(jìn)行極性比較，極性相反，認(rèn)為干擾信號(hào)，需按照第一步重新開(kāi)始判斷；如果極性相同，并且所述若干個(gè)電流差值的平均值大于或等于第一次計(jì)算出的差值，則確定定為電流突變，認(rèn)為線路上的電流異常。

第二步，當(dāng)確定為發(fā)生電流異常后，繼續(xù)對(duì)配電系統(tǒng)的電流進(jìn)行采樣，并計(jì)算兩相鄰采樣電流的差值，與突變閾值進(jìn)行比較，當(dāng)差值小于突變閥值，或者與第一步中第一次計(jì)算出的差值極性不同，則認(rèn)為已找到電流異常過(guò)程中最后那個(gè)電流采樣點(diǎn)，即突變穩(wěn)定點(diǎn)。確定突變穩(wěn)定點(diǎn)后，利用該突變穩(wěn)定點(diǎn)的電流值和相位，以及電流正弦函數(shù)I=I_Msin（ωt+φ）預(yù)測(cè)異常電流峰值。

第三步，確定異常電流的故障類(lèi)型。設(shè)定異常電流的閥值，與第二步預(yù)測(cè)的異常電流峰值比較，如果異常電流峰值大于異常電流閥值，判斷為短路故障，則由微處理器發(fā)出控制命令，由功率開(kāi)關(guān)（IGBT）對(duì)線路上電流快速限流，并發(fā)出聲光報(bào)警。