CN109637067A - 一种充电站用电安全监测装置及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电站用电安全监测装置及预警方法，其包括：电气火灾预警器、火灾治理装置、火灾预警管理平台三个部分，其中所述电气火灾预警器用于监测充电站电气线路的电流、电压、零线电流、剩余电流、无功功率、有功功率等，将数据上传到火灾预警管理平台，火灾预警管理平台根据历史数据和实时数据，通过报警算法计算得到报警信号，并将报警信号发送给电气火灾预警器，预警器发出报警信号，并输出控制信号，驱动火灾治理装置做出相应动作。

Description

一种充电站用电安全监测装置及预警方法

技术领域

本发明涉及一种充电站用电安全监测装置及预警方法，其适用于监测充电站的用电是否处于安全状态，并对危险用电状态进行预警。保证了充电站安全用电，减少不必要的人身及财产损失。

背景技术

经济的发展促进城市化建设的快速发展，人口越来越集中在城市当中，汽车作为人们的主要的代步工具，已经成为碳排放的主要源头，而二氧化碳等气体排放导致气候变暖。为了减少碳排放，摆脱石油依赖，新能源汽车发展趋势不可逆转，未来成长空间巨大。所以人们对充电站的需求也越来越广泛。充电站的安全问题也必须得到高度重视。为了保证人民生命财产的安全，充电站用电安全监测装置及预警方法成为了当前人们研究的热点。

生活中各种非线性负载会导致三相脉冲电流也会造成零线电流；此外，三相电力***负载很难达到负载平衡，造成三相线路各相阻抗不相等，使各线电流不同，从而造成零线电流。零线电流过大，使零线电缆出现过负荷引起绝缘老化加速，击穿绝缘造成短路，增加了火灾的隐患。零线电流已经成为一个不可忽视的因素。然而当前安规规定不允许在零线上安装过流保护装置，导致零线火灾无法控制。

市面上现有的电气火灾安全产品主要采用检测发生火灾后，剩余电流与温度异常的事后报警方法，侧重漏电与火灾监测，监测数据少且没有做进一步数据分析，并且对多节点检测效果不好，速度慢。对一些其他重要因素，如零线电流、谐波、无功功率、有功功率、功率因数并没有进行综合考虑，不能达到对危险进行预测、预警、预防的功能。并且，传统火灾报警***依赖与现场设备，智能程度不高，实时性差，难以起到预防和及时救援的作用。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够全面监控充电站电气线路运行数据从而实现火灾报警、预测、治理的充电站用电安全监测装置。

本发明的目的之二在于提供一种所述充电站用电安全的预警方法。

本发明提供的这种充电站用电安全监测装置及预警方法，包括电气火灾预警器、火灾治理装置和火灾预警管理平台三部分。所述电气火灾预警器用于监控电气线路的电流、电压、零线电流、剩余电流、温度、谐波、无功功率、有功功率、功率因数，并将监测数据上传到火灾预警管理平台，并联动火灾治理装置；火灾预警管理平台根据上传的实时数据与历史数据，通过报警算法运算，发出报警信号并下发给电气火灾预警器，实现现场火警预警提示；同时，电气火灾预警装置还能输出控制信号，联动火灾治理装置，驱动火灾联动控制设备进行动作，切断火灾故障源。

所述的火灾治理装置包括智能防过载插座、智能断路器、零线电流消除器。所述智能防过载插座用于当插座所承受的负荷超出它的最大设计功率时，自动切断电源，从根本上避免因超负荷用电造成的电气火灾，并可与电气火灾预警器联动，预防性切断电源防止火灾；所述智能断路器在原有漏电的基础上增加过温保护，用于避免因接线处压线不实造成虚接（接触不良）引发的电气火灾，并可与电气火灾预警器联动，预防性切断电源防止火灾；所述零线电流消除器用于降低零线电流。

所述的电气火灾预警器包括实时信号采集模块、控制模块、通讯模块、开关量输入模块、开关量输出模块和电源模块信号。控制模块经计算得到谐波、无功功率、有功功率、功率因数数据；通讯模块将实时控制模块计算得到的运算数据对外进行发送；开关量输入模块用于接收开关量的输入信号并传输到控制模块；开关量输出单元用于根据控制模块的控制逻辑输出相应的开关量控制信号；电源模块给整个预警器供电；所描述的实时信号采集模块包括温度采集模块、相线参数采集模块、零线电流采集模块、剩余电流采集模块。温度采集模块采集到的温度数据，相线参数采集模块采集到的相线参数数据，零线电流采集模块采集到的零线电流数据和剩余电流采集模块采集到的剩余电流数据都传输到控制模块。

所述零线电流采集模块与剩余电流采集模块包括模拟通道输入、信号调理电路、AD转换电路。模拟通通道输入用于模拟数据采集；信号调理电路用于信号的放大、隔离、滤波、多路转换等功能；AD转换电路用于将采集到的模拟信号转化成数字信号传递给控制模块。控制模块通过无线通信GPRS/3G网络或者通过二总线将数据发送给火灾预警平台，火灾预警平台进一步采用自适应算法进行滤波处理，然后通过斜率算法对信号进行预警判断。

本发明公开了一种所述充电站用电安全监测装置预警管理平台所应用的预警方法，包括如下步骤

S1. 实时获取电气线路的运行参数；

S2. 判断步骤S1获取的电气线路参数是否超出阈值；

S3. 如若步骤S2中某项电气参数超过设定阈值，则生成对应的报警信号下发给预警器，并形成事件记录存入火灾预警管理平台的数据库；

S4. 预警管理平台根据实时获取的有功功率和无功功率信息，计算得到电量及能耗数据并存入数据库，同时生成实时能耗曲线，利用数据库里的历史电气线路运行参数、报警数据及能耗数据，通过分析与预测，生成对各预警器的预警概率数据，对潜在危险进行提前预警；

S5. 预警管理平台为客户提供消防演练和消防指导，能够动画模拟室内起火、应急疏散以及应急救援，同时标示合理的疏散线路、消防栓位置以及消防救援线路。

本发明提供的这种充电站用电安全监测装置，除了具有传统火灾预警***的温度、剩余电流检测功能外，还能检测线路的零线电流数据；而且采用智能用电器防止误操作并采用零线清除器减小零线电流从源头上增加一道防线，降低火灾的可能。获得的监测数据上传火灾预警管理平台，并与火灾治理装置联动可自动消灭火灾隐患。本发明提供的这种智能电气火灾预警***的火灾预警管理平台的预警方法，记录和存储了全面的实时数据、报警数据及能耗数据，实现了快速准确对多节点线路故障的预测、预警。本发明实现了安全***门、消防部门、管理部门的无缝链接，可实现各节点精准、全面控制，提高设备管理水平，提高自动化水平，最大程度上减少人为失误的影响，降低安全隐患，使救援更加及时。通过对平台内的数据分析，形成的能耗、消防、巡检建议等，能大大降低电气火灾发生的风险，降低管理与运营成本。

附图说明

图1为本发明***的功能模块图；

图2为本发明***的零线电流采集单元的功能模块图；

图3为本发明方法的整体方法流程示意图；

图4为本发明方法的预警事件生成流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步的详细说明。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

如图1所示为本发明的***的功能模块图：包括电气火灾预警器、火灾治理装置和火灾预警管理平台三部分。所述电气火灾预警器用于监控电气线路的电流、电压、零线电流、剩余电流、温度、谐波、无功功率、有功功率、功率因数，并将监测数据上传到火灾预警管理平台，并可联动火灾治理装置；火灾预警管理平台根据上传的实时数据与历史数据，通过报警算法运算，发出报警信号并下发给电气火灾预警器，实现现场火警预警提示；同时，电气火灾预警装置还能输出控制信号，联动火灾治理装置，驱动火灾联动控制设备进行动作，切断火灾故障源。

所述的电气火灾预警器包括实时信号采集模块、控制模块、通讯模块、开关量输入模块、开关量输出模块和电源模块信号。控制模块经计算得到谐波、无功功率、有功功率、功率因数数据；通讯模块将实时控制模块计算得到的运行数据对外进行发送；开关量输入模块用于接收开关量的输入信号并传输到控制单元；开关量输出单元用于根据控制模块的控制逻辑输出相应的开关量控制信号；电源模块给整个预警器供电；所描述的实时信号采集模块包括温度采集模块、相线参数采集模块、零线电流采集模块、剩余电流采集模块。温度采集模块将采集到的温度数据传输到控制模块；相线参数采集模块将采集到的相线参数数据传输到控制模块；零线电流采集模块将采集到的零线电流数据传输到控制模块；剩余采集模块将采集到的剩余电流数据传输到控制模块。

如图2所示为本发明的***的零线电流采集模块与剩余电流采集模块包括模拟通道输入、信号调理电路、AD转换电路。模拟通通道输入用于模拟数据采集；信号调理电路用于信号的方法、隔离、滤波、多路转换等功能；AD转换电路用于将采集到的模拟信号转化成数字信号传递给控制模块。控制模块通过无线通信GPRS/3G网络或者通过二总线将数据发送给火灾预警平台，火灾预警平台进一步采用自适应算法进行滤波处理，然后通过斜率算法对信号进行预警判断。如图3所示为本发明方法的整体方法流程示意图：本发明提供的这种智能电气火灾预警***的火灾预警管理平台所应用的预警方法，包括如下步骤：

S1. 实时获取电气线路的运行参数，具体包括相电压、相电流、零线电流、剩余电流、温度、线路谐波、无功功率、有功功率、功率因数；

S2. 判断步骤S1获取的电气线路参数是否超出阈值；

S3. 如若步骤S2中某项电气参数超过设定阈值，则生成对应的报警信号下发给预警器，并形成事件记录存储在火灾预警管理平台的数据库里；

S4. 火灾预警管理平台同时可以根据实时获取的有功功率和无功功率信息，计算得到电量及能耗数据并存入数据库，同时生成实时能耗曲线；

S5. 火灾预警管理平台利用数据库里的历史电气线路运行参数、报警数据及能耗数据，采用大数据分析与预测方法，生成对各预警器的预警概率数据，对潜在危险进行提前预警。

所述的生成预警事件，具体为采用如下步骤（如图4）生成预警事件：

1）根据获取的实时数据和事件记录历史数据，根据斜率算法，判断线路未来预测数据是否大于事先设定的预警阀值：若是，则累计时间加1；若否，则累计时间清零，并继续监控实时数据和事件记录并继续进行预测；

2）判断累计时间是否大于事先设定的时间阈值：若是，则输出预警信号；若否，则继续监控实时数据和事件记录并继续进行预测。

S6. 火灾预警管理平台可为用户提供诊断建议书，并通过平台用户邮箱或手机，定期发送诊断报告。对一些重要的安全事故等级，需要及时断开重要线路断路器或开关实现断电保护，会及时通知主要管理人员确认后才采取断电，以防造成不必要的损失。

S7. 火灾预警管理平台可为客户提供消防演练和消防指导，能够动画模拟室内起火、应急疏散以及应急救援，同时标示合理的疏散线路、消防栓位置以及消防救援线路。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种充电站用电安全监测装置及预测方法，包括充电站电气火灾预警器、火灾治理装置、火灾预警管理平台三部分；

所述电气火灾预警器用于监控充电站电气线路的电流、电压、零线电流、剩余电流、温度、谐波、无功功率、有功功率、功率因数，并将监测数据上传到火灾预警管理平台，并可联动火灾治理装置；火灾预警管理平台根据上传的实时数据与历史数据，通过报警算法运算，发出报警信号并下发给电气火灾预警器，实现现场火警预警提示；同时，联动火灾治理装置，驱动火灾联动控制设备进行动作，切断火灾故障源。

2.如权利要求1所述的充电站用电安全监测装置及预警方法，其核心部分之一在于所述的电气火灾预警器，它可通过实时信号采集模块，获取线路零线电流、相电流、电压等参数，送入控制模块，计算得到谐波、无功功率、有功功率、功率因数数据，并通过通讯模块将控制模块计算得到的运行数据对外进行发送；开关量输入模块用于接收开关量的输入信号并传输到控制模块；开关量输出单元用于根据控制模块的控制逻辑输出相应的开关量控制信号；电源模块给整个预警器供电。

3.如权利要求1或2所述的充电站用电安全监测装置及预警方法，其所应用的预警方法的步骤包括：

S1. 实时获取电气线路的运行参数；

S2. 判断步骤S1获取的电气线路参数是否超出阈值；

S3. 如若步骤S2中某项电气参数超过设定阈值，则生成对应的报警信号发送给预警器，并形成事件记录存入火灾预警管理平台的数据库；

S4. 预警管理平台根据实时获取的有功功率和无功功率信息，计算得到电量及能耗数据并存入数据库，同时生成实时能耗曲线，利用数据库里的历史电气线路运行参数、报警数据及能耗数据，通过分析与预测，生成对各预警器的预警概率数据，对潜在危险进行提前预警；

S5. 预警管理平台为客户提供消防演练和消防指导，能够动画模拟室内起火、应急疏散以及应急救援，同时标示合理的疏散线路、消防栓位置以及消防救援线路。

4.根据权利要求3所述的充电站用电安全监测装置及预警方法，其特征在于步骤S1所述的电气线路的实时运行参数，具体包括相电压、相电流、零线电流、剩余电流、温度、线路谐波、无功功率、有功功率、功率因数。