[发明专利]一种限流式电气防火短路保护装置及其短路保护方法

说明书

本发明涉及基于互联网智慧安全用电的短路保护技术领域，尤其涉及一种限流式电气防火短路保护装置，包括安装有智慧城市用电安全监控云平台的云服务器、物联网Zigbee网关设备和多个限流式电气防火短路保护器，各限流式电气防火短路保护器均包括电流采样电路、电压采样电路、相位差测量电路、快速电子开关电路、滤波电路、微处理器、Zigbee模块、可充电电源模块，各限流式电气防火短路保护器的微处理器内均烧写有安装地址信息。上述各电路模块间配合连接。本限流式电气防火短路保护装置能区分短路电流和大功率负载起动电流，防止误操作；能智能预判短路情况发生，在电路短路形成电弧之前及时断开电源，防止短路电弧导致安全隐患。

技术领域

本发明涉及基于互联网智慧安全用电的短路保护技术领域，尤其涉及一种限流式电气防火短路保护装置及其短路保护方法。

背景技术

短路是指电路中的线路发生短接，短路时电源提供的电流将比通路时提供的电流大得多，一般情况下不允许短路，短路时若不及时断开电路会烧毁电源或用电设备，甚至由于电源或用电设备烧毁引燃周边可燃物继而导致火灾事故发生。因此，低压配电网络和电力拖动系统中一般配置空气开关(空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关)，目前常见的空气开关内部结构如2015年01月25日申请的中国专利授权公告号CN204348664U所公开的一种空气开关，该空气开关在线路发生短路时，空气开关的过电流脱扣器动作，切断电源，达到短路保护的目的。但是，在实际短路场景中，空气开关内部的过电流脱扣器的脱扣时间比较长，一般在几十毫秒到数百毫秒数量级之间，而这段时间电路中发生短路位置处会产生一团温度极高、亮度极强并能导电的气体，称为电弧，高温电弧会烧坏设备造成严重事故，所以必须更迅速断开电路，迅速熄灭电弧。

为了实现迅速熄灭电弧的目的，现有的技术是采用灭弧式短路保护器，例如2018年05月03日申请的中国专利授权公告号CN208209503U所公开的一种单相灭弧式短路保护器，其技术方案要点是包括连接于电网端与输出负载端之间的IGBT电路，IGBT电路包括：负载模块，负载模块用于检测电网端火线与零线之间的电压，包括并联于火线与零线之间的第二电阻；控制模块，控制模块连接于负载模块并且实时检测第二电阻的电压信号，当第二电阻的电压信号发生极具变化时，控制IGBT电路断路，该单相灭弧式短路保护器可以快速判断单相电路中是否短路，并且及时对电路进行断路，实现迅速熄灭电弧的效果。再如2018年05月03日申请的中国专利授权公告号CN208209504U所公开的一种单相主动灭弧式短路保护装置，其技术方案要点是通过比较电路将采样电压与基准值进行比较，当采样电压高于基准值时输出高电平信号；驱动电路：连接比较电路并且响应于比较电路的高电平信号，而后控制IGBT电路进行关断。再如2010年12月31日申请的中国专利申请公布号CN102035167A公开了灭弧式电气防火短路保护装置，其内设置超高精度控制元件；由超高精度控制元件对电流进行监视和控制，当发生短路或过载时，超高精度控制元件迅速切断电源，迅速熄灭电弧。

本发明人在实际的使用过程中，发现上述空气开关和灭弧式短路保护器均不具备短路预判的能力。换句话说，上述空气开关和灭弧式短路保护器均是通过判断电路中电流超过设定的短路电流阈值，空气开关和灭弧式短路保护器才会自动断开。例如，设定灭弧式短路保护器设定的短路电流阈值为20A,当电路中电流超过20A时灭弧式短路保护器才断开电源，而用电设备在短路发生时刻到电流达到20A这段时间电路的电流激增会导致电弧产生，会使用电设备内部的一些精密电子元器件造成损坏，灭弧式短路保护器的目的是为了迅速断开电源而达到迅速熄灭电弧的目的。现有的空气开关和灭弧式短路保护器均不能智能预判短路发生，不是在电弧产生之前预防电弧产生，而是在电弧产生之后快速熄灭电弧。

除此之外，电路中频繁切入大功率负载，如大功率电机等设备，电路中电流波动较大，会造成空气开关或灭弧式短路保护器误操作，这不利于正常用电。

发明内容