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电气火灾监控系统设计研究

发布时间:2015-8-24 13:44:52  作者:固德力安

  电气火灾监控系统设计研究

  摘要:针对电气火灾的严重影响以及自动监控较难的现状,本文详细分析了电气火灾的主要特点及识别模式化依据,在此基础上重点设计研究了电气火灾监控系统,给出了系统的基本结构设计方案,详细论述了系统的结构组成,并针对系统实现的关键技术进行了深入探讨,对于进一步提高电气火灾监控水平具有较好的指导和借鉴意义。

  关键词:电气火灾监控;监控系统;模式识别

  电气火灾是指由于电力设备或者变电设施等因为年久老化或者线路存在隐蔽性故障而导致电路发生故障引起火灾的事故。电气火灾对于社会经济发展会产生严重的恶性影响,轻则导致财产损失,重则引发伤亡事故。根据公安部的一项调查统计结果表明,我国年均的火灾事故中,大约超过60%的事故是由于电气火灾而引起的,因此,必须要建立起具有一定智能性的电气火灾监控设施。

  本论文主要结合电气火灾的特点,对于电气火灾的事故模式加以分析和识别,在此基础上重点研究电气火灾监控系统的设计与实现,以期能够为电气火灾的自动高校识别提供可借鉴的设计经验,并以此和广大同行分享交流。

  1、电气火灾的主要特点与识别探讨

  1.1、电气火灾的主要特点

  电气火灾主要呈现以下几个方面的特点:

  1)爆发时间短。电气火灾故障往往在瞬间爆发,且通常不容易被人察觉,因此电气火灾一旦引发,都属于突然性质的,叫人防不胜防。

  2)爆发范围迅速扩大。电气火灾一旦爆发,由于相邻电气元件及线路的影响,电气火灾往往呈现出燎原之势,一发而不可收拾,爆发范围的迅速扩大,给电气火灾的预防和扑救带来一定困难。

  3)故障潜伏期长。电气火灾的故障特征相较于其他电气故障的特点比较弱,一般不容易捕捉到电气火灾故障特征,而且及时捕捉到电气火灾的故障特征,在短时间内也极易形成燎原之势,不易采取相应措施,而且电气火灾的故障潜伏期较长,日常的电路检修不易发觉。

  1.2、电气火灾的模式识别

  尽管电气火灾的故障特征不易被捕捉到,但是还是有一些故障特征可以被捕捉并被识别出来,而这也是目前电气火灾监控的主要识别技术基础。

  1)剩余电流突变。根据对电气火灾事故的统计,当电气火灾发生时,在发生之前,电路中会存在较大的剩余电流,而这剩余电流就是引发电气火灾的罪魁祸首。剩余电流在电路中来回窜动,一旦遇到电路的短路点或者绝缘层老化的地方,就极易引发火灾。

  2)温度的突变。当电路中存在电气火灾时,在火灾发生前电路中的温度会急剧上升,这也是目前电气火灾监控的一个主要模式依据。利用高精度的温度传感器捕捉电路中的温度骤变,能够有效的提高电气火灾的识别率,从而太早采取相应对策和措施,达到减小或者降低甚至完全扑灭电气火灾的目的。

  2、电气火灾监控系统的设计研究

  2.1、总体设计

  对于电气火灾监控系统,可以借鉴机电装备自动化监测的结构,采用总线制或者网络作为传输媒介,实现电气火灾的自动监测。

  电气火灾监控报警结构主要由5个部分构成:

  1)火灾电气信号:这里的火灾电气信号实际上是已经经过电路相关预处理之后的电气信号了,例如通过检测剩余电流的电流传感器,或者通过检测温度骤变的温度传感器,都经过电路的滤波、降噪和模数转换之后,形成电气信号传输给电气火灾监控火灾探测器。

  2)电气火灾监控探测器:电气火灾监控探测器主要是对电流电流传感器和温度传感器传送过来的电气信号进行判别,以决定是否会发生电气火灾。

  3)通讯媒介:根据现场的需要,可以选用CAN总线,或者直接采用工业以太网作为通讯媒介。

  4)电气火灾监控控制:电气火灾监控控制器作为决策终端,根据对电气火灾模式的判定,发出相应的控制决策指令,去驱动继电器带动相关执行器执行扑救电气火灾。

  5)电气火灾监控终端:电气火灾监控终端主要由两个功能:第一,是监测电气火灾采集点的实时状况,第二,对于电气火灾的判定和扑救措施的执行监控。利用计算机和工业以太网能够很轻易的实现联网自动监测与控制,从而大大提高了电气火灾监控的自动化水平。

  2、关键技术探讨

  2.1、电气火灾的判定算法研究

  要正确可靠的实现电气火灾的判定,需要对电流传感器和温度传感器传输过来的电气信号进行算法识别与判定,才能够正确的预报电气火灾。目前现有的电气火灾识别判定算法与判定,主要是因为这些算法在很大程度上只依赖于传感器传送过来的电气信号,对于电路中的干扰,以及传感器本身的可靠性并没有加以设计。因此,本文认为,要真正实现电气火灾监控系统的可靠监测、预报和预防,就必须在电气火灾判定算法上加以突破,必须要采用小波算法滤波,同时纳入传感器自身因为可靠性因素而误报的问题,对于传感器的误报进行排除,才能够更加有效的实现电气火灾的自动识别与监控。

  2.2硬件抗干扰措施

  由于电气火灾的监测,主要依赖于电流传感器和温度传感器进行故障特征的识别与捕捉,而电气火灾在发生的时候,电路中还会夹杂大量的谐波电流及电磁干扰等因素,这些干扰因素都会产生严重影响电流传感器和温度传感器的工作性能,因此必须要采取合理的抗干扰措施,以确保电气火灾监控系统的正常稳定可靠的工作。具体来说,主要可以从以下三个方面着手:

  1)需要实施电气火灾监控系统监测的线路,必须采用屏蔽电缆作为连接线路的电缆,以达到屏蔽电磁干扰的目的。

  2)电力系统必须设置接地电缆,以实现系统与大地的共地,从而最大限度地降低了系统自身的电子干扰。

  3)电气火灾监控系统在设计时,也必须进行抗干扰设计,主要是在印刷电路板的设计上,必须将高压元件和低压元件隔离,将数字元件和模拟元件隔离,最后实现一点共地。

  3、结语

  电气火灾监控,需要整个电力系统的协作,才能够真正实现全电路的电气火灾预防,而不能够仅仅依赖于电力监测部门。力安科技针对电气火灾的主要故障特点及电气火灾识别的主要模式依据,详细探讨了电气火灾监控系统的设计与研究,对于进一步提高电气火灾监控系统监测水平具有较好的理论指导意义和实际应用价值,因此是值得推广的。当然,对于电气火灾监控的设计,也绝不仅仅局限于本文所探讨的技术方案,本文只是力安科技针对电气火灾监控的一次粗浅探讨,更多的相关技术还是有待于广大电力系统技术人员和电气火灾监控从业人员的共同努力,才能够最终实现电气火灾监控水平的大幅提升。


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