CN112186721A - 电气防火限流式保护器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电气防火限流式保护器，该电气防火限流式保护器包括主电路、多个负载支路、交流电源、滑动变阻器和中控单元，所述交流电源与所述主电路串联，所述主电路与多个所述负载支路分别连接，多个所述负载支路并联，所述交流电源为多个所述负载支路供电，所述滑动变阻器与所述交流电源并联，用以改变所述交流电源的输出电压，当出现短路故障时，本发明电气防火限流式保护器能够以微秒级速度实现快速限流保护，通过调节滑动电阻器实现调节电压，进而调节电流，使得工作电流被限制在额定工作电流数倍的范围之内，从而有效预防和减少电气火灾的隐患，保证负载的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电路保护领域，尤其涉及一种电气防火限流式保护器。
背景技术
随着电力需求的日益增长，电气设备的不断增加，在用电过程中，为了预防电气设备本身的缺陷或使用不当而造成的人体触电和火灾事故，在电路中必须安装限流保护器，有效防止电路中过流现象产生的发热甚至电气火灾等情形。
限流器是一种用于限制电路中电流大小的装置，能够实现对故障短路电流的限制，提高电网的稳定性。理想的限流器对电网的正常运行没有影响，而在故障情况下能够限制短路电流使其接近额定电流值。常用的限流器为超导限流器，它是利用超导体的超导态与正常态转变的物理特性，当线路正常运行时超导体表现为零阻抗或极小阻抗，对电力输送不造成任何不利影响。线路出现故障，超导体内通过的电流超过某一数值时，超导体就会瞬间变为正常态，会产生一个适当的阻抗来实现限流，而当故障线路被断开或故障消失后，限流器又自动复位。
但是相关技术中的限流器的功能单一，无法针对特定用电情形做特殊处理，影响电力的正常使用。
发明内容
为此，本发明提供一种电气防火限流式保护器，可以在开机流程安全启动的电气防火限流式保护器，保证电气防火限流式保护器在负载过流的状态下电路安全。
为实现上述目的，本发明提供一种电气防火限流式保护器，包括：主电路、多个负载支路、交流电源、滑动变阻器和中控单元，所述交流电源与所述主电路串联，所述主电路与多个所述负载支路分别连接，多个所述负载支路并联，所述交流电源为多个所述负载支路供电，所述主电路上设置有主电流检测设备，所述主电流检测设备用以实时检测主电路上的电流，每个所述负载支路上均设置有负载电流检测设备和开关模块，所述负载电流检测设备用以实时对流经负载的电流进行检测，所述开关模块用以对所述负载支路进行连通或断开，所述滑动变阻器与所述交流电源并联，用以改变所述交流电源的输出电压；所述中控单元分别与所述主电流检测设备、负载电流检测设备、所述滑动变阻器和所述开关模块连接，用以根据所述主电流检测设备和所述负载电流检测设备的检测结果控制所述开关模块的通断或改变所述滑动电阻器的实际电阻；所述中控单元内设置有负载电流值矩阵I(I1,I2,I3),其中I1<I2<I3，I1表示流经负载的电流的第一级别电流，I2表示流经负载的电流的第二级别电流，I3表示流经负载的电流的第三级别电流，所述主电路上的电流为i0，对于第i负载支路的实时电流ii，各个所述负载支路的实时电流之和小于或等于主电路上的电流i0；对于第一负载电流i1，当i1<I1时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流I1<i2<I2时，则检测第三负载电流，若所述第三负载电流小于第三级别电流I3，则电路安全，否则存在过流风险，断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I1<i1<I2时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2和第三负载电流i3均大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2，则检测第三负载电流i3，若第三负载电流i3大于第三级别电流，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I2<i1<I3时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第二级别电流I2且小于第三级别电流I3时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第三级别电流I3时，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I3<i1时，则所述中控单元断开所述第一负载的开关模块。
进一步地，所述中控单元内设置有安全电压U0，对于第一负载、第负载和第三负载，当三个所述负载中有两个负载的实时电流大于第二级别电流时，将所述电源的输出电压调整为0.8×U0，当三个所述负载中有两个负载的实时电流大于第一级别电流小于第二级别电流时，将所述电源的输出电压调整为0.9×U0，若电路安全，则所述电源的输出电压为安全电压U0。
进一步地，对于第i负载支路，在预设的时间周期T内，检测所述负载支路的实时电流，得到周期内的电流波形图ii(t)，所述中控单元内设置有电流波形矩阵(λ1,λ2,λ3,……，λn)，λ1表示第一电流波形图,λ2表示第二电流波形图,λ3表示第三电流波形图,……，λn表示第n电流波形图，在预设的时间周期内，若得到的电流波形图ii(t)在所述波长矩阵范围内，则检测到的所述实时电流值正确；
若检测到的电流波形图ii(t)中有N个时刻的电流值不在任意波形图上，则选择包含最多点的电流波形矩阵图作为实际电流波形图。
进一步地，根据所述负载电流的大小进行排序，根据所述负载电流由小到大进行使用，当所述电流最小的负载使用预设时间后，需要进行更换负载电路，判断下一个待使用负载，待使用负载的选择是根据除去当前负载之外的所有的负载的电流大小的排序所确定的；
所述安全电压U0＝主电路上的电流i0×滑动电阻器的实时阻值。
进一步地，所述中控单元内设置有标准电流差值，在预设的时间周期内，所述电流波形图ii(t)与所述波长矩阵中的任意电流波形图进行比较得到波形差值，在任意时刻，若所述波形差值小于标准电流差值，则所述电流波形图为实际电流波形图；
若所述波形差值大于标准电流差值，且所述电流波形图ii(t)与所述电流波形矩阵中的任意两个波形图接近，则所述电流波形图ii(t)为任意两个所述波形图叠加之后的均值。
进一步地，所述对于第i负载支路，若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在大于m/2个实际波峰值高于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于n/2个实际波谷值低于波谷均值，则调节滑动变阻器的阻值，降低所述主电路上的实时电压；
若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在小于m/3个实际波峰值高于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于n/3个实际波谷值低于波谷均值，则维持所述主电路上的实时电压；
若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在大于3m/4个实际波峰值低于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于3n/4个实际波谷值高于波谷均值，则提高所述主电路上的实时电压。
进一步地，所述中控单元内还设置有叠加波形，当需要对实际电流波形进行调整时，将所述实际电流波形和所述叠加波形叠加，作为对所述实时电流的修正。
进一步地，所述开关模块为MOS管。
进一步地，所述交流电源为所述滑动变阻器的阻值变化范围为0-5k欧姆。
进一步地，所述中控单元为中央处理器。
进一步地，所述主电流检测设备和所述负载电流检测设备均为自动式检测设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，当出现短路故障时，本发明电气防火限流式保护器能够以微秒级速度实现快速限流保护，通过调节滑动电阻器实现调节电压，进而调节电流，使得工作电流被限制在额定工作电流数倍的范围之内，从而有效消除因短路电流所引起的电气火花，预防和减少电气火灾的隐患；当出现过载电流故障时，立刻断开开关，保证负载的安全性。
尤其，当中控单元根据实时负载电流的大小预判出有过流风险，则可以利用中控单元控制滑动变阻器从而降低电源的输出电压的方式来减小电流或是直接断开对应的开关模块，及时阻断过流风险，有效保护电路的实时安全。
根据负载实时电流的大小以及预设的电流级别，选择不同的安全措施，实现对电路更高效智能的管理，实现在保证电路安全性能的前提下，进一步提高电路的利用率和有效输出。
本发明实施例提供的电气防火限流式保护器在进行电压调整时，当负载电流正常时，采用安全电压进行供电，当出现电流过大时，根据电流的过量大小对电压进行分级调节，保证电路的正常运行，且保证电路安全，能够满足电路安全需要的同时，还可以兼顾电路正常工作。
尤其，在实际电流过大时，若电流只是由于其他干扰，电流变大的瞬间并没有引起实质性损伤，若是过于严格，则需要进行断电处理，势必会影响负载的使用情况，为了兼顾负载的工作情况以及电路的安全性，本发明实施例提供的电气防火流式保护器设置波形矩阵，设置一定的允许误差，若在误差范围内，则被允许，否则再对过流现象进行处理，保证电流调节的精准性和迅速性。
尤其，对于任意支路上的实时电流，通过对周期内的电流进行检测判断，进而判断电路是否存在过流风险，并且根据过流风险程度的大小调节主电路上的实时电压，具体而言，中控单元内设置有波峰均值和波谷矩阵，本发明实施例提供的电气防火保护器根据波峰均值和周期内的m个实际波峰值进行比较，根据比较结果再次判定波谷均值与周期内的n个实际波谷进行比较，并根据波峰和波谷的综合比较结果选择提高主电路的电压，降低主电路的电压或是保持主电路的电压，使得当在预设周期内存在过流风险时，根据波峰和波谷的实际过流个数进行判定，并根据判定结果进行电压的实时调整，使得在预设周期内过流的风险大大降低，提高电路的安全性。
尤其，在实际使用过程中，对于负载的实时电流进行排序，具体可以根据电流的实际大小进行排序，在进行使用时，优先使用负载电流最小的支路，通过选定负载电流较小的支路，使得在使用过程中出现过流的风险大大降低，另外当负载支路使用预设时间后，达到该负载支路的预设时间，需要对负载进行更换，在进行选择时，由于电压可能是实时变化的，因此需要将其他负载支路在预设时间后进行重新排序，确定电流最小的负载支路，选择该负载支路作为下一待用支路，保证在更换后的负载支路的电流值依然时最小，有效防止过流的风险，进一步提高电路使用的安全性。。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电气防火限流式保护器的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，本发明提供一种电气防火限流式保护器，包括：主电路、多个负载支路、交流电源、滑动变阻器和中控单元，所述交流电源与所述主电路串联，所述主电路与多个所述负载支路分别连接，多个所述负载支路并联，所述交流电源为多个所述负载支路供电，所述主电路上设置有主电流检测设备，所述主电流检测设备用以实时检测主电路上的电流，每个所述负载支路上均设置有负载电流检测设备和开关模块，所述负载电流检测设备用以实时对流经负载的电流进行检测，所述开关模块用以对所述负载支路进行连通或断开，所述滑动变阻器与所述交流电源并联，用以改变所述交流电源的输出电压；所述中控单元分别与所述主电流检测设备、负载电流检测设备、所述滑动变阻器和所述开关模块连接，用以根据所述主电流检测设备和所述负载电流检测设备的检测结果控制所述开关模块的通断或改变所述滑动电阻器的实际电阻；所述中控单元内设置有负载电流值矩阵I(I1,I2,I3),其中I1<I2<I3，I1表示流经负载的电流的第一级别电流，I2表示流经负载的电流的第二级别电流，I3表示流经负载的电流的第三级别电流，所述主电路上的电流为i0，对于第i负载支路的实时电流ii，各个所述负载支路的实时电流之和小于或等于主电路上的电流i0；对于第一负载电流i1，当i1<I1时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流I1<i2<I2时，则检测第三负载电流，若所述第三负载电流小于第三级别电流I3，则电路安全，否则存在过流风险，断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I1<i1<I2时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2和第三负载电流i3均大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2，则检测第三负载电流i3，若第三负载电流i3大于第三级别电流，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I2<i1<I3时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第二级别电流I2且小于第三级别电流I3时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第三级别电流I3时，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I3<i1时，则所述中控单元断开所述第一负载的开关模块。
具体而言，本发明实施例提供的电气防火限流保式护器可以有效限制电路的电流过大，防止由于电流过大引起的电火花，使得电路在使用时更为安全，延长使用寿命。
具体而言，本发明实施例通过对各个负载电流进行实时监控，并预先对负载电流的大小设置级别电流，实现对负载电流的分级别管理，对于第一负载电流i1，当i1<I1时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险，此时电路是安全的，可以对各个负载进行供电；若第二负载电流I1<i2<I2时，则检测第三负载电流，若所述第三负载电流小于第三级别电流I3，则电路安全，否则存在过流风险，断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I1<i1<I2时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2和第三负载电流i3均大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2，则检测第三负载电流i3，若第三负载电流i3大于第三级别电流，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I2<i1<I3时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第二级别电流I2且小于第三级别电流I3时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第三级别电流I3时，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；对于第一负载电流i1，当I3<i1时，则所述中控单元断开所述第一负载的开关模块。通过对负载可能存在的风险进行预判并作及时处理，可以有效避免过流危险的产生，提高电路的利用率和安全性。
当中控单元根据实时负载电流的大小预判出有过流风险，则可以利用中控单元控制滑动变阻器从而降低电源的输出电压的方式来减小电流或是直接断开对应的开关模块，及时阻断过流风险，有效保护电路的实时安全。
根据负载实时电流的大小以及预设的电流级别，选择不同的安全措施，实现对电路更高效智能的管理，实现在保证电路安全性能的前提下，进一步提高电路的利用率和有效输出。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：当出现短路故障时，本发明电气防火限流式保护器能够以微秒级速度实现快速限流保护，通过调节滑动电阻器实现调节电压，进而调节电流，使得工作电流被限制在额定工作电流的范围之内，从而有效消除因短路电流所引起的电气火花，预防和减少电气火灾的隐患；当出现过载电流故障时，立刻断开开关，保证负载的安全性。由于电气防火限流式保护器采用高速电流检测技术，在电气线路因短路发生瞬时电流剧增时，能快速检测并实行限流保护，其控制灵敏度比普通断路器提高上千倍。
此外，由于本发明实施例提供的电气防火限流式保护器能在发生短路故障时实现快速分断限流保护，因此可以在发生了短路故障时，及时进行火灾事前报警。
而且，应用高性能MOSFET管串并联组成主控开关单元，其结构简单，易于扩展电流。同时，高性能MOSFET管组成的主控开关单元作为固态电子开关，从根本上克服了传统的熔断器、断路器的缺陷，具有无火花、开关速度决、寿命长、功耗小的优点。
进一步地，所述中控单元内设置有安全电压U0，对于第一负载、第负载和第三负载，当三个所述负载中有两个负载的实时电流大于第二级别电流时，将所述电源的输出电压调整为0.8×U0，当三个所述负载中有两个负载的实时电流大于第一级别电流小于第二级别电流时，将所述电源的输出电压调整为0.9×U0，若电路安全，则所述电源的输出电压为安全电压U0。
对于设置有三个负载的电流结构中，若是有一半以上的负载的电流大于第二级别的电流，说明存在的过流风险较大，在进行调节时，为了进一步降低风险，将所述电源的输出电压调整为0.8×U0，而当负载中有一半以上的负载的电流是介于第一级别电流和第二级别电流之间时，说明存在过流的风险中级，此时可以将电源的输出电压设置为0.9×U0，若是无过流风险则采用安全电压U0，本领域技术人员可以理解的是，采用不同的电源电压的大小对应不同的过流风险程度，若是过流风险较大时，可以降低电源的输出电压幅度大一下，保证负载电流的安全性，若是过流风险适中，则可以将电源的输出电压幅度适当的降低一点，保证电路的正常输出，且降低了过流风险，对电路进行有效保护。
具体而言，本发明实施例提供的电气防火限流式保护器在进行电压调整时，当负载电流正常时，采用安全电压进行供电，当出现电流过大时，根据电流的过量大小对电压进行分级调节，保证电路的正常运行，且保证电路安全，能够满足电路安全需要的同时，还可以兼顾电路正常工作。
具体而言，对于第i负载支路，在预设的时间周期T内，检测所述负载支路的实时电流，得到周期内的电流波形图ii(t)，所述中控单元内设置有电流波形矩阵(λ1,λ2,λ3,……，λn)，λ1表示第一电流波形图,λ2表示第二电流波形图,λ3表示第三电流波形图,……，λn表示第n电流波形图，在预设的时间周期内，若得到的电流波形图ii(t)在所述波长矩阵范围内，则检测到的所述实时电流值正确；若检测到的电流波形图ii(t)中有N个时刻的电流值不在任意波形图上，则选择包含最多点的电流波形矩阵图作为实际电流波形图。
具体而言，在实际电流过大时，若电流只是由于其他干扰，电流变大的瞬间并没有引起实质性损伤，若是过于严格，则需要进行断电处理，势必会影响负载的使用情况，为了兼顾负载的工作情况以及电路的安全性，本发明实施例提供的电气防火流式保护器设置波形矩阵，设置一定的允许误差，若在误差范围内，则被允许，否则再对过流现象进行处理，保证电流调节的精准性和迅速性。
具体而言，根据所述负载电流的大小进行排序，根据所述负载电流由小到大进行使用，当所述电流最小的负载使用预设时间后，需要进行更换负载电路，判断下一个待使用负载，待使用负载的选择是根据除去当前负载之外的所有的负载的电流大小的排序所确定的，所述安全电压U0＝主电路上的电流i0×滑动电阻器的实时阻值。
具体而言，在实际使用过程中，对于负载的实时电流进行排序，具体可以根据电流的实际大小进行排序，在进行使用时，优先使用负载电流最小的支路，通过选定负载电流较小的支路，使得在使用过程中出现过流的风险大大降低，另外当负载支路使用预设时间后，达到该负载支路的预设时间，需要对负载进行更换，在进行选择时，由于电压可能是实时变化的，因此需要将其他负载支路在预设时间后进行重新排序，确定电流最小的负载支路，选择该负载支路作为下一待用支路，保证在更换后的负载支路的电流值依然时最小，有效防止过流的风险，进一步提高电路使用的安全性。
具体而言，所述中控单元内设置有标准电流差值，在预设的时间周期内，所述电流波形图ii(t)与所述波长矩阵中的任意电流波形图进行比较得到波形差值，在任意时刻，若所述波形差值小于标准电流差值，则所述电流波形图为实际电流波形图；若所述波形差值大于标准电流差值，且所述电流波形图ii(t)与所述电流波形矩阵中的任意两个波形图接近，则所述电流波形图ii(t)为任意两个所述波形图叠加之后的均值。
具体而言，所述中控单元内还设置有叠加波形，当需要对实际电流波形进行调整时，将所述实际电流波形和所述叠加波形叠加，作为对所述实时电流的修正。
采用叠加波形对实时电流进行修正，直接进行叠加即可，方便迅速，实现对电流值的快速响应，保证电路控制的快速性以及安全性。
具体而言，所述对于第i负载支路，若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在大于m/2个实际波峰值高于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于n/2个实际波谷值低于波谷均值，则调节滑动变阻器的阻值，降低所述主电路上的实时电压；
若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在小于m/3个实际波峰值高于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于n/3个实际波谷值低于波谷均值，则维持所述主电路上的实时电压；
若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在大于3m/4个实际波峰值低于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于3n/4个实际波谷值高于波谷均值，则提高所述主电路上的实时电压。
在实际应用中，对于任意支路上的实时电流，通过对周期内的电流进行检测判断，进而判断电路是否存在过流风险，并且根据过流风险程度的大小调节主电路上的实时电压，具体而言，中控单元内设置有波峰均值和波谷矩阵，本发明实施例提供的电气防火保护器根据波峰均值和周期内的m个实际波峰值进行比较，根据比较结果再次判定波谷均值与周期内的n个实际波谷进行比较，并根据波峰和波谷的综合比较结果选择提高主电路的电压，降低主电路的电压或是保持主电路的电压，使得当在预设周期内存在过流风险时，根据波峰和波谷的实际过流个数进行判定，并根据判定结果进行电压的实时调整，使得在预设周期内过流的风险大大降低，提高电路的安全性。
具体而言，所述开关模块为MOS管。应用高性能MOSFET管串并联组成主控开关单元，其结构简单，易于扩展电流。同时，高性能MOSFET管组成的主控开关单元作为固态电子开关，从根本上克服了传统的熔断器、断路器的缺陷，具有无火花、开关速度决、寿命长、功耗小的优点。
具体而言，所述负载支路为三个。
在实际应用中，负载支路可以有多个，并不限制，本发明实施例采用三个负载支路进行说明，不但可以有效供应负载支路的用电情况，还可以便于观察电路的实时变化，便于进行调整，方便快捷，节约调整时间，便于快速响应电路出现的情况，方便进行实验的统计和实验结果的跟踪。
具体而言，所述交流电源为所述滑动变阻器的阻值变化范围为0-5k欧姆。
滑动变阻器的阻值范围决定了电压值的调整精度范围，使得电压的调节更为精确，实现电压控制调节的准确性和便利性。
具体而言，所述中控单元为中央处理器。采用中央处理器，处理速度快，对于电路中的过流需要进行电压和开关的调整统一进行处理，综合管理，信息集中，统筹规划，方便快捷。采用高性能微处理器，实现了硬件、软件相结合的嵌入式智能***，提高了***的可靠性和灵活性，其联机通信接口与监控软件，对电气电路运行的数据实现实时智能化集中监控，便于实现防火监控***的智能化管理。
本发明所述电气防火限流式保护器可以应用于各种易发生电气火灾的场所，如学校、医院、古建筑及寺庙、宾馆、娱乐场所、商品市场与会展中心、仓库及工厂，亦可用于石油、化工、汽车、轮船、航空等领域。
具体而言，所述主电流检测设备和所述负载电流检测设备均为自动式检测设备。采用自动式检测设备，无需人工参与，直接将采集到的电流传输至中控单元，实现实时不间断监控，并对是数据进行进一步处理，高效，便捷。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电气防火限流式保护器，其特征在于，包括：主电路、多个负载支路、交流电源、滑动变阻器和中控单元，所述交流电源与所述主电路串联，所述主电路与多个所述负载支路分别连接，多个所述负载支路并联，所述交流电源为多个所述负载支路供电，所述主电路上设置有主电流检测设备，所述主电流检测设备用以实时检测主电路上的电流，每个所述负载支路上均设置有负载电流检测设备和开关模块，所述负载电流检测设备用以实时对流经负载的电流进行检测，所述开关模块用以对所述负载支路进行连通或断开，所述滑动变阻器与所述交流电源并联，用以改变所述交流电源的输出电压；
所述中控单元分别与所述主电流检测设备、负载电流检测设备、所述滑动变阻器和所述开关模块连接，用以根据所述主电流检测设备和所述负载电流检测设备的检测结果控制所述开关模块的通断或改变所述滑动电阻器的实际电阻；
所述中控单元内设置有负载电流值矩阵I(I1,I2,I3),其中I1<I2<I3，I1表示流经负载的电流的第一级别电流，I2表示流经负载的电流的第二级别电流，I3表示流经负载的电流的第三级别电流，所述主电路上的电流为i0，对于第i负载支路的实时电流ii，各个所述负载支路的实时电流之和小于或等于主电路上的电流i0；
对于第一负载电流i1，当i1<I1时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流I1<i2<I2时，则检测第三负载电流，若所述第三负载电流小于第三级别电流I3，则电路安全，否则存在过流风险，断开所述第三负载的开关模块；
对于第一负载电流i1，当I1<i1<I2时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2和第三负载电流i3均大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2，则检测第三负载电流i3，若第三负载电流i3大于第三级别电流，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；
对于第一负载电流i1，当I2<i1<I3时，检测第二负载电流和第三负载电流，若第二负载电流i2和第三负载电流i3均小于第一级别电流I1，则电路安全，无过流风险；若第二负载电流i2大于第一级别电流I1且小于第二级别电流I2时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第二级别电流I2且小于第三级别电流I3时，则改变所述滑动变阻器的电阻降低电源的输出电压，若第二负载电流i2大于第三级别电流I3时，则所述中控单元断开所述第三负载的开关模块；
对于第一负载电流i1，当I3<i1时，则所述中控单元断开所述第一负载的开关模块。
2.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述中控单元内设置有安全电压U0，对于第一负载、第二负载和第三负载，当三个所述负载中有两个负载的实时电流大于第二级别电流时，将所述电源的输出电压调整为0.8×U0，当三个所述负载中有两个负载的实时电流大于第一级别电流小于第二级别电流时，将所述电源的输出电压调整为0.9×U0，若电路安全，则所述电源的输出电压为安全电压U0。
3.根据权利要求2所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，对于第i负载支路，在预设的时间周期T内，检测所述负载支路的实时电流，得到周期内的电流波形图ii(t)，所述中控单元内设置有电流波形矩阵(λ1,λ2,λ3,……，λn)，λ1表示第一电流波形图,λ2表示第二电流波形图,λ3表示第三电流波形图,……，λn表示第n电流波形图，在预设的时间周期内，若得到的电流波形图ii(t)在所述波长矩阵范围内，则检测到的所述实时电流值正确；
若检测到的电流波形图ii(t)中有N个时刻的电流值不在任意波形图上，则选择包含最多点的电流波形矩阵图作为实际电流波形图。
4.根据权利要求3所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，根据所述负载电流的大小进行排序，根据所述负载电流由小到大进行使用，当所述电流最小的负载使用预设时间后，需要进行更换负载电路，判断下一个待使用负载，待使用负载的选择是根据除去当前负载之外的所有的负载的电流大小的排序所确定的；
所述安全电压U0＝主电路上的电流i0×滑动电阻器的实时阻值。
5.根据权利要求3所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述中控单元内设置有标准电流差值，在预设的时间周期内，所述电流波形图ii(t)与所述波长矩阵中的任意电流波形图进行比较得到波形差值，在任意时刻，若所述波形差值小于标准电流差值，则所述电流波形图为实际电流波形图；
若所述波形差值大于标准电流差值，且所述电流波形图ii(t)与所述电流波形矩阵中的任意两个波形图接近，则所述电流波形图ii(t)为任意两个所述波形图叠加之后的均值。
6.根据权利要求5所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述中控单元内还设置有叠加波形，当需要对实际电流波形进行调整时，将所述实际电流波形和所述叠加波形叠加，作为对所述实时电流的修正。
7.根据权利要求6所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述对于第i负载支路，若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在大于m/2个实际波峰值高于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于n/2个实际波谷值低于波谷均值，则调节滑动变阻器的阻值，降低所述主电路上的实时电压；
若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在小于m/3个实际波峰值高于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于n/3个实际波谷值低于波谷均值，则维持所述主电路上的实时电压；
若在预设的时间周期T内，周期内的电流波形图ii(t)包括m个波峰和n个波谷，分别确定波峰矩阵P(P1,P2,…Pm)和波谷矩阵T(T1,T1,…Tn),所述中控单元内还设置有波峰均值和波谷均值，在预设周期内若存在大于3m/4个实际波峰值低于所述波峰均值则检测波谷矩阵，若存在大于3n/4个实际波谷值高于波谷均值，则提高所述主电路上的实时电压。
8.根据权利要求1所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述开关模块为MOS管，所述交流电源为所述滑动变阻器的阻值变化范围为0-5k欧姆。
9.根据权利要求1-8任一所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述中控单元为中央处理器。
10.根据权利要求9所述的电气防火限流式保护器，其特征在于，所述主电流检测设备和所述负载电流检测设备均为自动式检测设备。
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