CN216283641U - 一种用电功率跟踪***及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用电功率跟踪***及装置，***包括电压测量模块、电流监测模块以及处理器模块，其特征在于，所述***还包括：线温监测模块、功率追踪模块和断路保护模块；所述线温监测模块用于监测用电设备线路的温度；所述功率追踪模块用于根据所述电压测量模块测得的电压以及所述电流监测模块测得的电流得到用电器功率；所述处理器模块根据所述用电设备线路的温度和/或用电器功率控制所述断路保护模块断开线路；本实用新型通过线温监测模块和功率追踪模块，实现了对用电设备线路的全方位监控，监控涵盖面积更广，并且结构简单，易于维护，可广泛应用于电气火灾监测技术领域。

Description

一种用电功率跟踪***及装置

技术领域

本实用新型涉及集成电气火灾监测技术领域，尤其是一种用电功率跟踪***及装置。

背景技术

电气火灾一般是指由于电气线路、用电设备、器具以及供配电设备出现故障性释放的热能：如高温、电弧、电火花以及非故障性释放的能量；如电热器具的炽热表面，在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾也包括由雷电和静电引起的火灾。电气火灾主要包括漏电火灾、短路火灾、过负荷火灾以及接触电阻过大火灾。

电气火灾具有一定的特殊性，在没有发生电气火灾之前，看不见，摸不着，类似黑匣子，借助现代科技手段，将看不见，摸不着的信息转换成能够感觉器官能够接收到的信息，使得电气火灾监控***或者火灾报警***应运而生。电气火灾监控***把电气火灾发生的前期表现出来的征兆通过技术手段转换成可识别的信息，以达到对电气火灾监控的目的，在电气火灾发生之前发出报警信息。

但电气火灾监控***或者火灾报警***仍然存在部分缺陷和不足，例如：判断依据比较单一，当线路中出现异常时，所采取的断开电路等保护措施可能存在一定的滞后性，并且，现有的电气火灾监控***所监控的易引发火灾的因素也比较单一，不够全面。

实用新型内容

为解决上述技术问题之一，本实用新型的目的在于：提供一种具备线温监测功能、且结构简单易于操作的用电功率跟踪***以及搭载该***的一种用电功率跟踪***装置。

本实用新型所采取的技术方案是：

第一方面，本实用新型方案提供了一种用电功率跟踪***，包括电压测量模块、电流监测模块、处理器模块、线温监测模块、功率追踪模块和断路保护模块；

所述线温监测模块用于监测用电设备线路的温度；所述功率追踪模块用于根据所述电压测量模块测得的电压以及所述电流监测模块测得的电流得到用电器功率；

所述处理器模块根据所述用电设备线路的温度和/或用电器功率控制所述断路保护模块断开线路；

所述线温监测模块的输出端连接至所述处理器模块的输入端，所述功率追踪模块的输入端连接至所述电压测量模块的输出端和电流监测模块的输出端，所述功率追踪模块的输出端连接至所述处理器模块的输入端；所述断路保护模块的输入端连接至所述处理器模块的输出端。

在一些可选的实施例中，所述***还包括功率因素补偿模块，所述功率因素补偿模块用于对用电器的功率因素进行补偿；所述功率因素补偿模块的输入端连接至所述处理器模块的输出端。

在一些可选的实施例中，所述***还包括剩余电流监测模块，所述剩余电流监测模块用于监测所述用电设备线路中的剩余电流，所述剩余电流监测模块的输出端连接至所述处理器模块的输入端。

在一些可选的实施例中，所述***还包括零序电流互感器，所述剩余电流监测模块为电流采样放大电路，所述电流采样放大电路的输入端连接至所述零序电流互感器的线圈。

在一些可选的实施例中，所述***还包括通信模块和交互显示模块，所述通信模块连接至所述处理器模块；所述交互显示模块连接至所述处理器模块。

第二方面，本实用新型提供一种用电功率跟踪装置，该装置包括壳体、固定板以及控制面板，所述壳体内部设有第一方面中任意一种用电功率跟踪***。

在一些可选的实施例中，所述固定板表面设置有导轨槽，所述导轨槽用于与卡扣结合进行固定。

本实用新型的有益效果是：本申请的技术方案通过线温监测模块监测用电设备线路中的电线线路的实时温度，并将采集到的温度信号传输至处理器模块，通过功率追踪模块监测线路中用电器的实际功率；处理器根据实时温度和实际功率触发控制指令，控制断路保护模块断开线路，避免造成电器火灾，本实用新型通过线温监测模块和功率追踪模块，实现了对用电设备线路的全方位监控，监控涵盖面积更广，并且结构简单，易于维护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用电功率跟踪***的模块示意图；

图2为本实用新型实施例中电压测量模块、电流监测模块以及剩余电流监测模块的连接关系示意图；

图3为本实用新型实施例中功率因素补偿模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的用电功率跟踪装置的安装示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一方面，如图1所示，本实用新型所提供的一种用电功率跟踪***，该***包括电压测量模块、电流监测模块、处理器模块、功率追踪模块和断路保护模块。

其中，电压测量模块的输入端用于接入用电设备的三相电，电压测量模块的输出端连接至处理器模块的输入端；电流监测模块的输入端同样接入用电设备的三相电，电流监测模块的输出端连接至处理器模块的输入端；线温监测模块为对应的传感器或者传感器探头，该连接传感器或者传感器探头接入至用电设备线路，该线温监测模块的输出端连接至处理器的输入端；剩余电流监测模块的输入端连接至检测线圈，而该检测线圈连接至用电设备线路。功率追踪模块的输入端连接至电压测量模块的输出端和电流监测模块的输出端，所述功率追踪模块的输出端连接至所述处理器模块的输入端；所述断路保护模块的输入端连接至所述处理器模块的输出端。

具体地，电压测量模块主要用于对用电设备线路中的用电电压进行采样，并将电压信号传输至处理器模块，再由处理器模块判断当前采样的线路的电压是否存在异常；电流监测模块主要用于对用电设备线路中的电流进行采样，并将线路的电流信号传输至处理器模块，再由处理器模块判断当前采样的线路的电流是否存在异常，例如出现因负载过多而导致的电流过大的情况；线温监测模块主要用于通过设置在用电设备线路中的传感器或传感器探头采集用电线路的温度，并将其将其转化为相应的电信号传输至处理器模块。功率追踪模块用于根据采集得到的电压和电流确定当前线路中所有用电器的实际功率；实施例中，功率追踪模块采用CS5463芯片，电压送入到功率计算单元芯片CS5463的VIN+和VIN-，并将电流取样电阻两端的电压送入CS5463的IIN+和IIN-，功率计算单元电路核心芯片CS5463通过采样到的电压和电流进行功率及功率因数计算，将计算结果通过SDI、SDO引脚将功率信号发送至处理器模块。处理器模块主要用于根据预先设定的电路温度阈值以及线路最大功率阈值判断是否触发断开电路的控制指令；可以理解的是，触发断开电路的控制指令的情况，可以是用电器线路同时满足温度超过电路温度阈值并且用电器的实际功率超出线路最大功率阈值；也可以温度超过电路温度阈值或者用电器的实际功率超出线路最大功率阈值，两个条件满足其中任何一个即可。实施例中断路保护模块采用继电器来实现，用于根据处理器模块的控制指令控制用电器线路的通电或断电。

此外，如图2所示，电压测量模块为电压采样放大电路，电流监测模块为电流采样放大电路；其中，电压采样放大电路用于将用电设备的三相电路中的电压进行采样，并将采样后得到信号进行放大得到电压信号并传输至处理器模块；电流采样放大电路用于将用电设备的三相电路中的电流进行采样，并将采样后得到信号进行放大得到电流信号并传输至处理器模块。

在一些可行的实施例中，实施例的用电功率跟踪***还可以包括功率因素补偿模块；该功率因素补偿模块的输入端连接至所述处理器模块的输出端。

具体地，如图3所示，功率因素补偿模块并联于火线和零线之间，其主要由电容器及其控制电路构成，用于对功率因数进行补偿。实施例在火线L和零线N之间接入补偿电容器C334和双向可控硅BT138-600E，C334和双向可控硅BT138-600E串联，双向可控硅BT138-600E的导通情况取决于光耦U1 MC3036，当来自微处理器的输出信号RELAY1为低电平时光耦U1导通，即U1的第6脚到第4脚导通，BT138-600E被触发导通，火线L和零线N之间并联补偿电容器，从而对负载进行功率因数补偿。

在一些可行的实施例中，实施例***还包括剩余电流监测模块；

具体地，该剩余电流监测模块的输入端连接至检测线圈，而该检测线圈连接至用电设备线路。实施例***中，剩余电流监测模块用于通过检测线圈检测用电设备线路中的剩余电流，其中，剩余电流是指低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和不为零的电流。当用电侧发生了事故,电流从带电体通过人体流到大地，使主电路进出线中的电流I相和电流I相的大小不相等，此时电流的瞬时矢量合成有效值称为剩余电流，也称为漏电；实施例将检测到的剩余电流信号传输至处理器模块，由处理器模块判断当前线路中是否存在剩余电流或者剩余电流值异常。

在一些可行的实施例中，实施例***还包括零序电流互感器，所述电流监测模块为电流采样放大电路，所述电流采样放大电路的输入端连接至所述零序电流互感器的线圈。

具体地，如图2所示，实施例中三相电路不对称时，电流均可分解正序、负序和零序电流。正序指正常相序的三相交流电(即A、B、C三相空间差120度，相序为正常相序)，负序指三相相序与正常相序相反(三相仍差120度，仍平衡)，零序指A、B、C电流分解出来三个大小相同、相位相同的相量。零序电流互感器套在三芯电缆上，三相不平衡时，因为相量相同加强，在外部就表现出零序电流。零序电流互感器为一种线路故障监测器，一般只有一个铁芯与二次绕组，实施例中将一次三芯电缆穿过互感器的铁芯窗孔，二次通过引线接至专用的继电器，再由继电器的输出端接到处理器模块。在正常情况下，一次回路中三相电流基本平衡，其所产生合成磁通也近于零。在互感器的二次绕组中不感生电流，当一次线路中发生单相接地等故障时，一次回路中产生不平衡电流(意即零序电流)，在二次绕组中感生微小的电流使继电器动作，发生信号。

在一些可行的实施例中，实施例***还包括通信模块和交互显示模块，所述通信模块连接至所述处理器模块；所述交互显示模块连接至所述处理器模块。

其中，通信模块用于将处理器模块根据内置程序，在获取了各类用电设备线路信息之后生成的线路信息，并将该线路信息通过通信模块所支持的通信协议发送至移动端设备，通过实施***所接入的智能用电安全云平台大数据服务中心，进行计算与分析，结合原有空开以及用电历史记录，移动端设备可以显示当前用电设备线路的情况，当用电线路存在异常，例如线路异常高温，移动端设备则会收到用电异常的预警警报和原因分析。实施例的通信模块包括以下至少之一：4G通信芯片、5G通信芯片、窄带物联网芯片以及无线局域网模块。其中，4G通信芯片、5G通信芯片可以实现基于移动数据的通信方式。无线局域网(WIFI)模块属于物联网传输层，功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。窄带物联网(NB-IOT)芯片支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、并实现平滑升级。实施例***的通信模块可以采用多种通信协议或通信方式与用电安全管理云平台或者移动终端进行通信连接，使得监测过程更为方便和直观。

此外，实施例***中的交互显示模块可以对当前用电设备的线路中的电流、电压、线温以及剩余电流进行可视化显示。

第二方面，本实用新型还提供了一种电气火灾监测预警装置，该装置包括了壳体、固定板以及控制面板，该壳体中设置了第一方面中的一种用电功率跟踪***。

在一些可行的实施例中，如图4所示，固定板表面设置有导轨槽，导轨槽用于与卡扣结合进行固定，在进行安装的过程中，首先将定位卡扣固定与预警装置等同的高度，再将预警装置斜跨下压入上槽，轻拍中部入下槽，在将卡扣往上推锁定位置。实施例所提供的电气火灾监测预警装置极易安装，可不影响供电情况下加装，加装后不干扰原有电路。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下的特点或优点：

1、本实用新型的技术方案能够及时准确识别出电路漏电、过流、过载、过压、欠压、线缆高温等异常情况，***会通过多种方式进行告警；

2、本实用新型的技术方案可进行用电状态实时记录，实时统计用电数据，包括了每次发生异常情况的时间与分类等数据，用户可以随时登陆平台浏览；

3、本实用新型的技术方案通过智能用电安全云平台大数据服务中心的计算与分析，结合原有空开以及用电历史记录，用户会收到用电异常的原因分析。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“另一实施方式”或“某些实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用电功率跟踪***，包括电压测量模块、电流监测模块以及处理器模块，其特征在于，所述***还包括：线温监测模块、功率追踪模块和断路保护模块；

所述线温监测模块的输出端连接至所述处理器模块的输入端，所述功率追踪模块的输入端连接至所述电压测量模块的输出端和电流监测模块的输出端，所述功率追踪模块的输出端连接至所述处理器模块的输入端；所述断路保护模块的输入端连接至所述处理器模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种用电功率跟踪***，其特征在于，所述***还包括功率因素补偿模块，所述功率因素补偿模块的输入端连接至所述处理器模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种用电功率跟踪***，其特征在于，所述***还包括剩余电流监测模块，所述剩余电流监测模块的输出端连接至所述处理器模块的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种用电功率跟踪***，其特征在于，所述***还包括零序电流互感器，所述剩余电流监测模块为电流采样放大电路，所述电流采样放大电路的输入端连接至所述零序电流互感器的线圈。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用电功率跟踪***，其特征在于，所述***还包括通信模块和交互显示模块，所述通信模块连接至所述处理器模块；所述交互显示模块连接至所述处理器模块。

6.一种用电功率跟踪装置，包括壳体、固定板以及控制面板，其特征在于，所述壳体内部设有如权利要求1-5任一项所述的一种用电功率跟踪***。

7.根据权利要求6所述的一种用电功率跟踪装置，其特征在于，所述固定板表面设置有导轨槽。

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