一种安全预警型智能断路器
阅读：952发布：2021-06-11
专利汇可以提供一种安全预警型智能断路器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种安全预警型智能 断路器 ，包括断路器本体，其特征在于：还包括电 信号 采集模 块 、 温度 采集模块、包含计量模块的MCU智控模块、网络通讯模块，其中 电信号 采集模块采集 电压 矢量值、 电流 矢量值、剩余电流矢量值并通过计量采集模块送入MCU智控模块，MCU智控模块中程序设置有计算子程模块、突变处理模块、预警逻辑模块；计算子程模块计算得到的相电流谐波、剩余电流基波和剩余电流谐 波数 值，送入预警逻辑模块，突变处理模块得到相电流谐波、剩余电流基波和剩余电流总谐波的突变时间段时间积分参数送入判断子程模块；预警逻辑模块检测到温度是否超温，最终由预警逻辑模块隐患判断，进行进行报警或断电控制。，下面是一种安全预警型智能断路器专利的具体信息内容。
1.一种安全预警型智能断路器，包括断路器本体，其特征在于：还包括电信号采集模块、温度采集模块、包含计量模块的MCU智控模块、网络通讯模块，其中：
电信号采集模块分别采集电压、电流和剩余电流信号；
电信号采集模块采集的电压、电流送入计量模块，由计量模块对电压、电流信号处理计算，获得包括电压、电流、电流谐波、剩余电流、剩余电流谐波、功率、电能在内的相关电气参数，送入MCU智控模块；
温度采集模块采集断路器内部温度信号；
MCU智控模块与温度采集模块连接，获得断路器内部温度；
MCU智控模块与网络通讯模块连接，对外进行数据传输；
MCU智控模块中程序设置有计算子程模块、突变处理模块、预警逻辑模块，其中：
所述计算子程模块中，获得断路器内部温度信号，送入预警逻辑模块；
计算子程模块将计量模块计算获得的回路电流谐波、剩余电流谐波，送入突变处理模块；
计算子程模块分别把回路电流谐波、剩余电流谐波对时间进行积分，获得各时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，再送入预警逻辑模块；
突变处理模块分别找出存在突变的回路电流谐波、剩余电流谐波数值，从突变开始到突变结束，把回路电流谐波、剩余电流谐波数值对时间进行积分，获得突变时间段的回路电流谐波时间积分参数和剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；
所述预警逻辑模块中，分别设置超温阈值、回路电流谐波阈值、剩余电流谐波阈值、不同时间尺度的回路电流谐波时间积分阈值、不同时间尺度的剩余电流谐波时间积分阈值；
所述预警逻辑模块中，若检测到温度超过设定阈值，进行预警报警处理；
所述预警逻辑模块中，若回路相线电流谐波数值或剩余电流谐波数值超过相应谐波阈值，且间歇性出现，预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理；
所述预警逻辑模块中，将各时间段回路相线电流谐波时间积分参数或剩余电流谐波时间积分参数与相应阈值进行比较，若大于相应阈值，且持续间歇性出现，判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，并进行预警处理；
所述预警逻辑模块中，根据突变时间段时长，把设置的相应时间尺度的时间积分阈值，计算转换成相同时长的时间积分阈值；若突变时间段的回路相线电流谐波时间积分参数或剩余电流谐波时间积分参数大于所述相同时长的相应阈值，且持续间歇性出现，判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，进行紧急报警处理。
2.根据权利要求1所述的一种安全预警型智能断路器，其特征在于：计量模块对电压、电流信号处理计算获得剩余电流基波，MCU智控模块中计算子程模块计算将计量模块计算获得的剩余电流基波送入突变处理模块，并把剩余电流基波对时间进行积分，获得各时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；
突变处理模块检测存在突变的剩余电流基波参数，从突变开始到突变结束，把剩余电流基波对时间进行积分，获得突变时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；
所述预警逻辑模块中，设置剩余电流基波阈值、不同时间尺度的剩余电流基波时间积分阈值；
所述预警逻辑模块中，若剩余电流基波数值超过相应阈值，判断存在剩余电流式电气火灾安全隐患，并进行预警报警处理；
所述预警逻辑模块中，若各时间段的剩余电流基波时间积分参数大于相应的时间积分阈值，判断该时间段存在剩余电流式电气火灾安全隐患；
针对突变时间段剩余电流基波时间积分参数判断，先根据突变时间段时长，把设置的不同时间尺度的时间积分阈值，换算成与突变时间段相同时长的时间积分阈值，若大于所述阈值，判断对应时间段存在剩余电流式电气火灾安全隐患，进行预警报警处理。
3.根据权利要求1所述的一种安全预警型智能断路器，其特征在于：包括闸刀的电动操纵机构，MCU智控模块与电动操纵机构连接，网络通讯模块通过MCU智控模块生成控制指令并送入电动操纵机构，电动操纵机构接收控制指令后控制闸刀执行相应动作。
4.根据权利要求3所述的一种安全预警型智能断路器，其特征在于：MCU智控模块中设置有过零检测模块，过零检测模块检测电压是否过零，若过零时MCU智控模块发出过零信号，断路器中用于控制闸刀动作的电动操纵机构接收控制信号后，控制闸刀执行相应动作。
一种安全预警型智能断路器
技术领域
[0001] 本发明涉及断路器领域，具体是一种安全预警型智能断路器。
背景技术
[0002] 近阶段，我国智能断路器发展很快，但各厂家均趋同于“互联网+”模式：断路器+通讯传输模块，其数据一般仍为实时瞬态数据，如电压、电流、功率、温度、漏电流等，这些参数固然不可或缺，适用于安全故障的事中事后监控报警，但不适合事前的电气安全隐患早期监测预警。
[0003] 另一方面，故障电弧是引起电气火灾高发的主因之一，现有技术采用电压波形凹陷特征实施故障电弧检测，对单个用电器是很准确，但仅末端配电箱总进线回路就有数个或数十个不同用电器，单个用电器故障电弧的电压波形凹陷特征被众多工作中的用电器淹没，实践也已经证明不具备推广价值。
[0004] 上海华宿、西安华瑞等公司也开发出基于漏电流谐波的故障电弧检测技术，例如西安华瑞技术涉及谐波漏电流大于100毫安，进行故障电弧报警。我国长期以来并没像欧美发达国家那样严格实施并执行严格电器谐波控制标准，加之各地广泛执行最低价中标、鼓励节能减排政策，国内建筑场所大量充斥劣质变频节能电器和照明设备，未经严格处理把谐波类电流排放到电器外壳，形成远大于100毫安的对地谐波电流，对这类现有技术产品致命性干扰，严重误报。
[0005] 同时我国大量使用的劣质变频节能电器和照明设备，也是对剩余电流式电气火灾监控系统造成致命干扰的罪魁祸首，据江苏消防总队提供数据，95％以上已安装电气火灾监控系统形同虚设，处于弃用状态。
[0006] 现阶段，我国电气火灾高发，电气火灾在总火灾数量中占比30％左右，城市比例更高约50％；而日本人均用电量是我国的8倍，但电气火灾在在总火灾数量中占比不到3％，美国不到8％。
[0007] 现有广泛使用小微型断路器如空气开关的民用建筑场所，因配电箱(盒)空间有限，难以再安装其它专门电气安全仪表配合。把电气安全监测预警——特别是电气火灾监测预警功能直接与断路器相结合，开发新一代安全预警型智能断路器，对我国现阶段电气火灾综合治理意义重大。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种安全预警型智能断路器，以解决现有技术断路器对包含电气火灾隐患的电气安全中早期隐患不能有效监测预警问题，不具备行之有效的故障电弧检测问题。
[0009] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0011] 电信号采集模块分别采集电压、电流和剩余电流信号；
[0013] 温度采集模块采集断路器内部温度信号；
[0014] MCU智控模块与温度采集模块连接，获得断路器内部温度；
[0015] MCU智控模块与网络通讯模块连接，对外进行数据传输；
[0016] MCU智控模块中程序设置有计算子程模块、突变处理模块、预警逻辑模块，其中：
[0017] 所述计算子程模块中，获得断路器内部温度信号，送入预警逻辑模块；
[0018] 计算子程模块将计量模块计算获得的回路电流谐波、剩余电流谐波，送入突变处理模块；
[0019] 计算子程模块分别把回路电流谐波、剩余电流谐波对时间进行积分，获得各时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，再送入预警逻辑模块；
[0020] 突变处理模块分别找出存在突变的回路电流谐波、剩余电流谐波数值，从突变开始到突变结束，把回路电流谐波、剩余电流谐波数值对时间进行积分，获得突变时间段的回路电流谐波时间积分参数和剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；
[0021] 所述预警逻辑模块中，分别设置超温阈值、回路电流谐波阈值、剩余电流谐波阈值、不同时间尺度的回路电流谐波时间积分阈值、不同时间尺度的剩余电流谐波时间积分阈值；
[0022] 所述预警逻辑模块中，若检测到温度超过设定阈值，进行预警报警处理；
[0023] 所述预警逻辑模块中，若回路相线电流谐波数值或剩余电流谐波数值超过相应谐波阈值，且间歇性出现，预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理；
[0024] 所述预警逻辑模块中，将各时间段回路相线电流谐波时间积分参数或剩余电流谐波时间积分参数与相应阈值进行比较，若大于相应阈值，且持续间歇性出现，判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，并进行预警处理；
[0025] 所述预警逻辑模块中，根据突变时间段时长，把设置的相应时间尺度的时间积分阈值，计算转换成相同时长的时间积分阈值；若突变时间段的回路相线电流谐波时间积分参数或剩余电流谐波时间积分参数大于所述相同时长的相应阈值，且持续间歇性出现，判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，进行紧急报警处理。
[0026] 所述的一种安全预警型智能断路器，其特征在于：计量模块对电压、电流信号处理计算获得剩余电流基波，MCU智控模块中计算子程模块计算将计量模块计算获得的剩余电流基波送入突变处理模块，并把剩余电流基波对时间进行积分，获得各时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；
[0027] 突变处理模块检测存在突变的剩余电流基波参数，从突变开始到突变结束，把剩余电流基波对时间进行积分，获得突变时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；
[0028] 所述预警逻辑模块中，设置剩余电流基波阈值、不同时间尺度的剩余电流基波时间积分阈值；
[0029] 所述预警逻辑模块中，若剩余电流基波数值超过相应阈值，判断存在剩余电流式电气火灾安全隐患，并进行预警报警处理；
[0030] 所述预警逻辑模块中，若各时间段的剩余电流基波时间积分参数大于相应的时间积分阈值，判断该时间段存在剩余电流式电气火灾安全隐患；
[0031] 针对突变时间段剩余电流基波时间积分参数判断，先根据突变时间段时长，把设置的不同时间尺度的时间积分阈值，换算成与突变时间段相同时长的时间积分阈值，若大于所述阈值，判断对应时间段存在剩余电流式电气火灾安全隐患，进行预警报警处理。
[0032] 所述的一种安全预警型智能断路器，其特征在于：包括闸刀的电动操纵机构，MCU智控模块与电动操纵机构连接，网络通讯模块通过MCU智控模块生成控制指令并送入电动操纵机构，电动操纵机构接收控制指令后控制闸刀执行相应动作。
[0033] 所述的一种安全预警型智能断路器，其特征在于：MCU智控模块中设置有过零检测模块，过零检测模块检测电压是否过零，若过零时MCU智控模块发出过零信号，断路器中用于控制闸刀动作的电动操纵机构接收控制信号后，控制闸刀执行相应动作。
[0034] 本发明的有益效果
[0035] 1、本发明在早期隐患监测预警中具有显著的实际效果：监测预警替代监控报警是电气安全技术发展的必然趋势。电气早期隐患具有信号微弱、变化缓慢、数据量大等特点，尽管这些海量数据中隐藏着各种信息需要表达，但绝大部分数据既没有本地大量储存的价值，也没有占用大容量公网带宽及流量资源上传到云平台的价值。本发明采用包含以突变起止为边界的各时间段相关信号的时间积分参数，进行数据聚合优化，大幅度减少有效数据量，通过优化聚合提高微弱隐患精度，在早期隐患监测预警中具有显著的实际效果。
[0036] 2、本发明能够精准地掌握有关电气突变事件的隐患程度：针对渐变和突变，通常很短时间突变阶段的隐患积分数值会远大于很长时间渐变阶段或稳态阶段的隐患积分参数值。如果把渐变阶段和突变阶段的积分参数混合在一起，就必然抹掉渐变阶段和突变阶段各自的特征信息，实用意义大幅降低。本发明把突变时间段积分参数作为关键指标，采用突变时间积分参数意义更在于跟踪获得突变事件过程，能够精准地掌握有关电气突变事件的隐患程度。
[0037] 3、本发明为安全预警型物联网型智能断路器，可通过手机等客户端远程监测控制：本发明结合现有断路器主体，通过简单的硬件结构优化增加和软件算法结合，设计出安全预警型物联网型智能断路器；增加直接或间接与远端上位机或云平台连接的网络通讯模块，对外进行数据传输；增加包括合闸子模块的跳闸模块，可通过手机等客户端远程监测控制。
[0038] 4、本发明，对于大于阈值的异常时间积分参数，可以直接判断其存在安全隐患。对于小于阈值的异常时间积分参数，采用突变时间积分参数，在异常时间积分参数对应的时间段内，找到存在突变的突变时间段积分参数，可进一步定位安全隐患出现的时间，针对该突变参数时间段对应排查该时间段使用的用电设备，有助于发现隐患设备，提高判断精度及准确性。
[0039] 5、本发明中，在不增加硬件结构的条件下，通过故障电弧会间歇性产生谐波电流的表现特性，通过总谐波相电流和总谐波剩余电流的，分别进行相线故障电弧和对地故障电弧监测预警。
[0040] 6、本发明可以大幅度提高故障电弧检测的实用性：现阶段我国许多建筑场所和用电设备，特别是商超和KTV的变频节能用电器存在大量谐波，对供电线路母线的谐波电压和谐波电流干扰，以及对电器外壳的释放形成对地谐波电流。一些生产企业为了降低材料成本，把变频产生的谐波电流通过Y电容等器件直接泄放到设备外壳和保护地线，形成连续的比较稳定的谐波电流和谐波剩余电流。这些持续平稳的谐波电流和谐波剩余电流会直接干扰通过谐波特征对故障电弧的判断。故障电弧的时序上具有间歇性，本发明中把间歇性谐波电流或谐波剩余电流特征作为判据，避免现有实际使用的电器设备固有平稳谐波电流的干扰误报，大幅度提高故障电弧检测的实用性。附图说明
[0041] 图1是本发明结构原理框图。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0043] 如图1所示，本发明包括断路器本体外，还包括电信号采集模块、温度采集模块、包含计量模块的MCU智控模块、网络通讯模块，其中：
[0044] 电信号采集模块分别采集电压、电流和剩余电流信号；
[0045] 计量模块输入端口与电信号采集模块连接，计量模块输出端口与MCU智控模块连接，由计量模块处理生成电压、电流、剩余电流、功率及电能相关电气参数；
[0046] MCU智控模块与温度采集模块连接，获得断路器内部温度；
[0047] MCU智控模块与网络通讯模块连接，所述网络通讯模块直接或间接与远端上位机或云平台连接，进行对外数据传输；所述网络通讯模块选择采用wifi、485等通讯方式时，间接通过相应网关设备连接远端上位机或云平台，选择采用GPRS、NB-loT或4G通讯方式时，可直接连接远端上位机或云平台；
[0048] MCU智控模块中程序设置有计算子程模块、突变处理模块、预警逻辑模块，其中：
[0049] 所述计算子程模块中，通过温度采集模块，获得断路器内部温度信号，送入预警逻辑模块；
[0050] 计算子程模块通过计量模块计算获得回路电流谐波、剩余电流谐波；本发明实施例之一，把电信号采集模块的回路电流、剩余电流采集处理电路连接到MCU智控模块的微控制器模拟量输入管脚，然后计算子程模块通过MCU智控模块的微处理器采集回路电流和剩余电流信号，通过有效值计算和傅里叶计算(FFT)等方式，获得回路电流谐波、剩余电流基波和剩余电流谐波；计算子程模块把回路电流谐波、剩余电流谐波分别对时间进行积分，获得各时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，分别送入突变处理模块和预警逻辑模块；计算子程模块也把回路电流谐波、剩余电流谐波分别送入突变处理模块和预警逻辑模块；
[0051] 本发明所述各时间段，一般是以整分钟、小时、日、月等整时间段为主；
[0052] 突变处理模块找出存在突变的回路电流谐波和剩余电流谐波数值，从突变开始到突变结束，把剩余电流数值对时间进行积分，获得突变时间段的回路电流谐波时间积分参数和剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；
[0053] 所述预警逻辑模块中，分别设置超温阈值、回路电流谐波阈值、剩余电流谐波阈值，以及设置不同时间尺度的回路电流谐波时间积分阈值、剩余电流谐波时间积分阈值；本发明所述不同时间尺度，一般以整分钟、小时、日、月等不同长度的单位时间；
[0054] 所述预警逻辑模块中，将相电流总谐波数值与相电流总谐波阈值进行比较，同时对相电流总谐波存在的时间进行计量，若相电流总谐波数值大于相电流总谐波阈值，且大于的情况为间歇式出现，判断子程模块判断存在相间故障电路或向内串联型故障电弧；
[0055] 将剩余电流总谐波数值与剩余电流总谐波阈值进行比较，同时对剩余电流总谐波存在的时间进行计量，若剩余电流总谐波数值大于剩余电流总谐波阈值，且大于的情况为间歇式出现，判断子程模块判断存在对地故障电弧；
[0056] MCU智控模块冻结并存储异常相电流总谐波数值、异常剩余电流总谐波数值，以前他们具体发生的时间参数。
[0057] 所述预警逻辑模块中，若各时间段的回路相线电流谐波时间积分参数或剩余电流谐波时间积分参数大于相应阈值，判断该时间段存在串并联故障电弧或对地故障电弧，进行紧急报警处理；
[0058] 针对突变时间段时间积分参数判断，先根据突变时间段时长，把各自设置的不同时间尺度的时间积分阈值，换算成与突变时间段相同时长的时间积分阈值，再进一步判断，若突变时间段的回路相线电流谐波时间积分参数或剩余电流谐波时间积分参数大于所述相同时长的对应时间积分阈值，且持续间歇性出现，判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，进行紧急报警处理。
[0059] 本发明所述谐波间歇性，是指检测某种信号超过谐波阈值，在短时间低于阈值，又短时间超过阈值，时大时小反复出现的情况，短时间一般是以秒为单位的时间，数秒、十几秒、几十秒，预警逻辑模块在程序中设置间歇性标识；
[0060] 一种安全预警型智能断路器，MCU智控模块通过计量模块或MCU智控模块的微处理器计算获得剩余电流基波，送入突变处理模块，并把剩余电流基波对时间进行积分，获得各时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；
[0061] 突变处理模块检测存在突变的剩余电流基波参数，从突变开始到突变结束，把剩余电流基波对时间进行积分，获得突变时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；
[0062] 所述预警逻辑模块中，设置剩余电流基波阈值、不同时间尺度的剩余电流基波时间积分阈值；所述预警逻辑模块中，若剩余电流基波数值超过相应阈值，判断存在剩余电流式电气火灾安全隐患，并进行预警报警处理；
[0063] 所述预警逻辑模块中，若各时间段的剩余电流基波时间积分参数大于阈值，判断该时间段存在剩余电流式电气火灾安全隐患；针对突变时间段时间积分参数判断，先根据设置的不同时间尺度的时间积分阈值，换算成与突变时间段相同时长的时间积分阈值，再进一步判断，若突变时间段剩余电流基波时间积分参数大于所述相同时长阈值，判断对应时间段存在剩余电流式电气火灾安全隐患，进行预警报警处理。
[0064] 对于小于阈值的时间积分参数也有重要统计分析意义，特别是在在以小时、日、月等较大时间段内的微弱隐患不同程度存在，且具有间歇性特征的情况，可判断存在包括电气接触点氧化、连接线缆松动、非金属性接地等微弱中早期故障隐患，根据这类隐患在小时、日、月等较大时间段时间积分参数包含的统计结果和规律，进行早期预判分析，及时查找排除处理。包括根据存在隐患突变时间段，可进一步定位查找对应时间段使用的存在安全隐患具体用电设备。
[0065] 本发明，设置跳闸模块并接入电气回路，MCU智控模块与跳闸模块控制连接，MCU智控模块中程序的预警逻辑模块检测到严重隐患时可选择生成跳闸控制指令并发送至跳闸模块，跳闸模块接收跳闸控制指令后进行断电保护。
[0066] 本发明，设置包括合闸子模块的跳闸模块并接入电气回路，MCU智控模块与跳闸模块控制连接，网络通讯模块通过MCU智控模块生成控制指令并送入跳闸模块，跳闸模块接收控制指令后控制执行跳闸或合闸动作。
[0067] 本发明具体实施方案的合闸子模块的跳闸模块，在跳闸模块中设置开关合分操作子模块、具有合分位的电磁脱扣器子模块，MCU智控模块和所述开关合分操作子模块相连接，开关合分操作子模块与电磁脱扣器子模块连接；所述电磁脱扣器子模块，当配电回路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，切断电源；所述开关合分操作子模块，具有分合闸双线圈，能够控制电磁脱扣器子模块切断或接通电源。
[0068] 优选地，本发明具体实施方案在较大的断路器里，设置电磁脱扣双金保护单元，开关合分操作子模块与所述电磁脱扣双金保护子模块，同时还包含设置微型永磁直流伺服电动机操作机构，MCU智控模块通过控制电机的正反转实现断路器的分闸、合闸功能。
[0069] 本发明中，设置过零检测模块，用于检测电压过零时发出相应过零信号，在跳闸模块或包含合闸子模块的跳闸模块接收控制指令需要控制执行跳闸或合闸动作时，在过零检测模块检测发出过零信号时执行跳闸或合闸动作时。
[0070] 实施例1：本实施例基于上述具体实施方案，其中涉及MCU智控模块及其计量子模块具体如下：
[0071] 针对三相电气回路，本实施例中计量模块采用双RN8302电能计量芯片方案，RN8302芯片是一种带谐波监测的三相电能计量芯片，但其内部N相电流处理部分没有谐波计算功能，只能获得有效值，但该芯片成本较低，而且现阶段单相电能计量芯片普遍不具有谐波计算功能，所以本发明方案采用单独一颗RN8302采集剩余电流。这样，本实施例中，一颗主RN8302芯片的UA、UB、UC、IA、IB、IC模拟输入端口分别与电信号采集模块中的三相电压、三相电流的采样处理电路连接；另一颗辅助RN8302芯片的IA、IB、IC模拟输入端口中的任意一个连接电信号采集模块中的剩余电流采样处理电路；RN8302芯片通过SPI或UART数据通讯接口与MCU智控模块相应接口连接。MCU智控模块通过计量模块中的RN8302芯片获得电压及其谐波信号、电流基波及其谐波、剩余电流基波及其谐波信号、各相功率、电能等电气数值。
[0072] 本实施例中，与现有断路器计算方案不同的是：MCU智控模块通过计量模块获取回路电流和剩余电流的谐波信号数值，并进一步识别与故障电弧相关的部分。
[0073] 本实施例中，MCU智控模块通过计量模块计算获得回路电流谐波、剩余电流基波、剩余电流谐波，送入突变处理模块，并分别把回路电流谐波、剩余电流基波、剩余电流谐波对时间进行积分，获得各时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流基波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，再送入突变处理预警逻辑模块；
[0074] 本实施例中，突变处理模块找出存在突变的回路电流谐波和剩余电流谐波数值，从突变开始到突变结束，把剩余电流数值对时间进行积分，获得突变时间段的回路电流谐波时间积分参数和剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；
[0075] 本实施例，在预警逻辑模块中分别设置超温阈值、回路电流谐波阈值、剩余电流谐波阈值、不同时间尺度的回路电流谐波时间积分阈值和剩余电流谐波时间积分阈值，以及设置剩余电流基波阈值、不同时间尺度的剩余电流基波时间积分阈值；
[0076] 本实施例，所述预警逻辑模块中，检测到温度超过设定阈值，进行超温报警或断电控制；
[0077] 本实施例，所述预警逻辑模块中若回路相线电流谐波数值或剩余电流谐波数值超过相应谐波阈值，且具有间歇性出现，预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理；
[0078] 本实施例，预警逻辑模块中，若检测到各时间段回路电流谐波时间积分或剩余电流谐波时间积分大于相应阈值，且持续间歇性出现，预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理；针对突变时间段时间积分参数判断，先根据突变时间段时长，把设置的相应时间尺度的时间积分阈值，换算成与突变时间段相同时长的时间积分阈值，再进一步判断，若突变时间段的回路相线电流谐波时间积分参数或剩余电流基波时间积分参数或剩余电流谐波时间积分参数大于所述相同时长的相应时间积分阈值，且具有持续间歇性出现，预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理。
[0079] 本实施例包括闸刀的电动操纵机构，MCU智控模块与电动操纵机构连接，网络通讯模块通过MCU智控模块生成控制指令并送入电动操纵机构，电动操纵机构接收控制指令后控制闸刀执行相应动作。
[0080] MCU智控模块中设置有过零检测模块，过零检测模块检测电压是否过零，若过零时MCU智控模块发出过零信号，断路器中用于控制闸刀动作的电动操纵机构接收控制信号后，控制闸刀执行相应动作。
[0081] 本实施例，过零检测模块是采用8302计量芯片内部的电压过零检测功能模块实现，电动操纵机构接收过零检测模块检测发出的电压过零信号时控制闸刀执行相应动作。考虑电动操纵机构执行延时时间Tdelay，可在检测到电压过零时，根据实时频率对应的周期T计算，在T减去Tdelay之后发出执行相应动作的指令，正好能在下一周期的电压过零点实现闸刀执行相应动作。
[0082] 实施例2：针对三相相电气回路，本实施例与实施例1的区别在于：电信号采集模块中的回路电流和剩余电流采样处理电路连接到MCU智控模块的MCU微控制器的模拟量输入管脚，通过MCU微控制器采集回路电流、剩余电流信号。在MCU智控模块的计算子程模块中，通过傅里叶计算，获得回路电流谐波、剩余电流基波、剩余电流基波和剩余电流谐波。
[0083] 实施例3：空气开关是断路器的一种类型，针对单相电气回路，本实施例包括的单相空气开关本体，本实施例中计量模块采用RN8302电能计量芯片为核心，RN8302是一种带谐波监测的三相电能计量芯片，本实施例把它在单相电表中使用主要用于通过计量模块直接获取相应谐波信号和参数数值。电信号采集模块的电流采集处理电路、剩余电流采集处理电路分别连接到RN8302芯片的IA、IB对应输入端口，采集单相电压信号的电信号采集模块的电压采集处理电路同时连接到RN8302芯片的UA、UB两个对应输入端口。RN8302芯片通过SPI、UART数据通讯接口与MCU智控模块相应通讯接口连接。MCU智控模块通过计量模块中的RN8302芯片获得电压U及其谐波信号Ux、相电流基波I及其谐波Ix、剩余电流基波Is及其谐波信号Isx、单相功率P、电能。
[0084] 与实施例1、实施例2主要针对三相电气回路不同，实施例3主要针对单相电气回路。
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