[发明专利]用于电网和电气装置故障检测的方法和火灾报警设备

说明书

本发明涉及防火和电力工业领域，即，本发明涉及用于对由建筑物、工地、房屋、航空器、舰船、铁路设备和其它装置中的电网(EN)或电气装置(EI)的故障所引起的火灾进行检测的方法和设备。

在居民区、家庭、工业装置和其它装置中，偶然会发生火灾或爆炸，它们是由电网和电气装置故障引起的。除了伴随经济损失、人民群众的死亡和永久的伤害的基本故障之外，在线路、短路、以及回流、漏电流、大的不允许的线电压降低中发生打火(sparking)。在俄罗斯，根据官方统计，电气装置火灾的影响是继粗心火灾处理之后的第二大问题。上述具体故障在下列工业部门中的先进危险设施的利用中尤其危险：油气加工、贮藏和运输、采掘工业、有毒和爆炸材料、以及许多其它具有火险和爆炸危险的特殊、军用和民用目的的设施。

为了检测这些故障，已开发了多种在EN和EI中使用的方法和保护设备。在它们当中，一种著名的设备叫做紧急断路器(ECB)，如参考文献[1]的图4.7中给出的。该紧急断路器包括差动电流测量传感器(ZFSCT-零相序电流互感器)、电力网关闭的电磁信号发生器、致动设备(释放设备)，在跟踪的电阻(tracked resistance)超过容许值的情况下，关闭EN和EI，从而防止人员触电或失火。

在参考文献[1]的图4.8中给出了短路保护设备。它包含位于释放设备上并串联连接至电流电路负荷的传感器线匝(sensor-turn)、关闭信号发生器(释放设备)和致动设备，在电流强度达到短路电流强度的情况下，禁止EN或EI。

如果该设备具有绕组最小电流释放设备，则该设备还可以用于降压保护。

在参考文献[1]的图4.30中给出了防止过载电流的保护设备。它包含与断路器的齿释放臂、定型片、带有杠杆和触点的弹簧相互作用的双金属释放设备。

最接近现有技术描述了一种用于防止电网或电气装置中的打火所引起的火灾及其实现的方法和设备，参见参考文献[2]。其具有一系列可应用于上述技术设备的通常特性，并在已知所接受的现有技术中被选为最接近的现有技术。

根据公知的工程解决方案，测量EN或EI的受控部分的电流。通过对实际频率或低频频谱进行过滤，从已测电流中挑选出二次谐波和/或更高次谐波的信号。断路两端的电压降低过程的特征在于二次谐波，其中电流打火通过零值。所提取信号的值由该打火电流的强度和值限定，该打火电流取决于瞬态电阻。然后，对该信号进行放大和整流。同时，利用打火电流的先前估计量，执行信号累加。在测量的基础上，计算打火电流的值，并且随后计算“打火形成和熄灭”循环(cycle)的已选项(选择项)，所述“打火形成和熄灭”循环即形成和减弱阶段(在打火电流跃过零值的阶段)。对于循环指数(cycleindex)，取决于打火电流的值，我们应用例如循环的重复率、循环的形成和减弱阶段的持续时间、幅度超过特定值的循环的减弱阶段的脉冲量。现在，信号累加结果与预置的容许值保持平衡。同时，设备的输出形成通知火灾的相应级别和/或关闭指令的清除信号，以供不起作用的EN或EI的受控部分使用，该清除信号行进到EN或EI的受控部分的信息显示装置和/或关闭模块。

参考文献[2]中的用于实现该特定方法的设备包含打火电流值的求值器(evaluator)，它包括“打火形成和熄灭”循环的信号征兆(signalsymptom)生成模块，其形成所述“打火形成和熄灭”循环的二次谐波或更高次谐波成分信号脉冲-征兆循环；循环指数测量和计算或形成关于时间帧循环的第一信号脉冲-征兆的模块，在时间帧循环期间，累加脉冲征兆的信号，并且在时间帧循环结束之后，估计这些循环的复现率；和/或确定循环的形成和减弱阶段的持续时间，和/或确定幅度超过特定值的循环的减弱阶段的脉冲量；打火电流值计算模块，其基于复现率循环或根据复现率循环进行计算，和/或基于循环的形成和减弱阶段的持续时间进行计算，和/或基于幅度超过特定值的循环的减弱阶段的脉冲量进行计算；所估计的打火电流值的存储模块，其存储所估计的打火电流值并将其传送至累加模块。在输入“打火形成和熄灭”循环的信号脉冲-征兆到堆栈数(对应于所估计的打火电流值)后，该累加模块可以接收所估计的打火电流值，从控制模块接收关于明确时间间隔的形成的指令，并通过加的方式在该时间范围内实现信号累加。利用传送所估计的打火电流值至累加模块，控制模块因此实现了可以进行信号接收以实现产生特定的指令。执行设备的预置操作算法的所有指令都在控制模块中形成，例如，以微控制器的形式执行。通过供电单元提供设备的电源，该供电单元接着由EN和场离子源供电。