[实用新型]智能用电安全预警监控器

说明书

技术领域

本实用新型涉及供电线路监控设备，尤其涉及一种智能用电安全预警监控器。

背景技术

供电线路及设备由于某种原因，如安装使用不当、线路老化或机械损伤等原因，其绝缘性能下降，导致供电线路及设备与大地之间有不正常的电流流过，这就是漏电。漏电使部分电流流入大地，造成能源浪费；人体接触故障电压引起电击，危及生命安全；绝缘破损可能发生接地故障而引起电气火灾。

所谓接地故障指的是带电导体与地面的短路。电气线路及装置因绝缘破损有接地故障时，在漏电故障点和导电不良连接处将引起电弧、电火花，这种电弧称作接地故障电弧，具有很大阻抗和电压降，它限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作来切断电源，而几百毫安的故障电弧产生的局部高温达2000℃以上，足以引燃周围的可燃物而引起电气火灾。另外，故障电弧发生时，会导致线路电压的波动以及线路电流的突变，这些原因也很容易导致用电设备工作不稳定或设备故障。对电气火灾而言，接地故障比线路短路具有更大的危害性，事实上故障电弧是电气火灾发生的主要原因。

现有的各种电气火灾监控系统，基本都仅是检测剩余电流、导线温度和负载电流，有些还能够对回路断路器的脱扣进行控制。而许多严重的火灾事故是由线路中低于额定电流或预期短路电流的故障电弧引起的，故现有的各种电气火灾监控系统无法对故障电弧进行监测。这些危险的电弧可能发生在设计不合理的或者老化的供电线路上、电器插头以及家用电器的电源线、内部线束或零部件绝缘上。当故障电弧发生时，线路上的漏电、过流和短路等保护装置，可能无法检测到故障电弧或者无法迅速动作切断电源，极易引发火灾。因此，很有必要在现有的电气火灾监控系统中再增加“故障电弧探测装置”，以减少或避免误报或者漏报警、提高预警准确率和报警可靠性，避免对供配电系统的误动干扰。

故障电弧探测器是一种可以随时监控并探测到故障电弧、可以做到识别故障电弧和正常电弧、同时还能及时切断相关电源防止起火的一种电气线路保护装置。目前在探索的故障电弧检测技术是通过电流互感器来监测线路上的负载电流变化信号，以此来探测是否有故障电弧的发生。要实现快速探测出故障电弧有三条前提：

1.准确的电弧检测：在短时间内检测出电弧的产生，这种检测包括对负载运转所产生的正常电弧检测以及负载在非正常状态所产生的故障电弧检测。

2.快速的电弧特性分析：在检测到电弧产生后运用高效而准确的算法，得到负载的相位角状态，判断出负载的类型，从而判断电弧的产生属于正常或异常。

3.丰富的负载电弧特征曲线储备：应包括尽可能多的负载电弧特征，这需要大量的实验基础，对绝大多数的负载电弧特征曲线进行分析并将其存储以供曲线比对之用。

技术问题一：经过对大量电弧波形的实验发现，电弧的电流和电压波形一般不是简单的正弦波形，电弧具有概率特性、不是持续不变的。正因为故障电弧波形具有非正弦性和随机性，并且在某些负荷设备环境下，启动和正常工作状况的电流波形与电弧波形具有某些相似性，而目前又没有一种故障电弧数学模型可以精确地仿真各种工作状况下的电弧波形。所以，通过大量的试验采集各种负荷下故障电弧和正常工作状态的电流数据，研究出故障电弧与正常工作的特性差异，建立故障电弧数据库就成了研发故障电弧探测装置的难点。

技术问题二：由于目前在探索的故障电弧检测方法普遍是采用电流互感器来监测线路上的负载电流变化实现的，而线路上的最大负载电流通常是比较大的，这就要求电流互感器要有足够的量程和变比。这样就难免 顾此失彼，电流互感器量程和变比一大，肯定会影响到对故障电弧和正常工作状态的电流波形的精细观察，很难找出故障电弧与正常工作的特性差异，建立故障电弧数据库就无从谈起。因此，现在市场上仅有的几款故障电弧探测器都限于单相220V额定电流小于63A线路中使用，主要监控末端供电线路及用电负载。

发明内容

本实用新型主要解决原有电气火灾监控系统无法监测故障电弧，现有的故障电弧探测器普遍采用电流互感器进行监测，而线路上的最大负载电流通常是比较大的，这就要求电流互感器要有足够的量程和变比，电流互感器量程和变比一大，肯定会影响到对故障电弧和正常工作状态的电流波形的精细观察，很难找出故障电弧与正常工作的特性差异，影响故障电弧监测的精确性的技术问题；提供一种智能用电安全预警监控器，其能监测故障电弧，采用新颖的故障电弧检测电路，完全不需要使用电流互感器，直接采用电容耦合采样，克服了受电流采样互感器量程和变比的制约，不再仅限于额定电流小于63A线路中使用，提高监测的可靠性。