利用物联网技术的电气灾害预先探测及预防系统的制作方法

技术特征：
1.一种电力网控制系统，为了检测电力网的缺陷，在以电源(供应源)->控制节点(上级)->电力网(线路)->控制节点(下级)->负载(消耗端)的顺序以从属(阶层)结构连接以供应电功率(电能)的电功率控制网络中，上述各个构成元件分别根据能量流以起到电源(输入)和负载(输出)这两个功能的结构连接，并且下级节点和负载构成为一个以上，各个控制节点配备有用于测量经由其自身的能量(电力信息)的测量单元、用于在控制节点之间交换消息的通信单元以及用于控制或警报输出的控制单元，并且各个控制节点能够彼此通信，并且具有测量并控制经由其自身的能量(电力信息)的功能，通过包括如下步骤的方法测量/监视电力网的缺陷：(1)上级控制节点将其自身的电气信息(电压)提供(前馈)给下级节点；(2)下级节点求出与上级节点之间的电压差，并根据其结果对负载进行控制；(3)所有下级节点分别测量经由其自身或其自身消耗的能量(电功率和电流)，并将其提供(反馈)给上级节点；(4)上级节点对传递到多个下级节点的所有能量测量值求和；(5)上级节点计算/比较下级节点的能量(电功率、电流)测量值和经由其自身的能量(电功率、电流)测量值而导出结果(求出损耗的能量(电功率、电流)的步骤)；(6)将所述导出结果与预先设定的阈值进行比较并根据比较结果切断向负载(下级节点)供应能量或发送警报的方法来进行。2.一种电力网控制系统，在通过电源、控制节点、配电线路、控制节点、负载构成的电力网中，上级节点(电源侧)经由配电线路向下级节点(负载侧)供应能量(电功率)，从而通过包括如下步骤的方法测量/监视电力网的缺陷：(1)前馈步骤，下级节点向上级节点发送电压测量值；(2)根据基于上级节点和下级节点之间的电压下降的电压变化率来控制负载；(3)测量值反馈步骤，所有下级节点分别测量其自身接收的能量(电功率或电流)并向上级节点传递；(4)上级节点对多个下级节点的所述能量(电功率或电流)测量值全部求和；(5)计算步骤，上级节点通过传输到下级节点的所述能量(电功率或电流)和其自身发送的能量(电功率或电流)来计算，以求出损耗能量；(6)将所述导出结果与预先设定的阈值进行比较，并根据比较结果切断向负载(下级节点)供应能量或发送警报。3.一种电力控制系统，为了构成控制通过电力网连接的两个以上的远程点(节点)之间的能量的供应和分配，并且虽然物理上分离为两个以上但是功能上耦合的关联机制，所述电力控制装置包括：测量单元，测量其自身的电压和通过(贯通)其自身的电力信息(电流或电功率)；输出发送单元，向外部发送所述电力信息；计算单元，计算其自身的电压和从外部输入的电压而求出电压差；比较单元，将上述电压差与上述阈值进行比较，外部信息收集单元，收集多个外部电力信息(电功率和电流)并求和；输出单元，计算或比较其自身的电力信息和收集的所述外部电力信息，并根据计算/比较结果输出控制量，
其中，所述电力控制装置测量输电力网的耗散电功率或漏电流，从而控制电功率输出。4.一种火灾征兆检测方法及防止系统，其特征在于，在安全断路器中，通过包括如下的步骤的方法，根据当前配电线路状态的最大电功率供应能力(允许电流容量)和线路传输路径劣化的状态检测危险征兆，在超出正常动作范围时切断负载：(1)在切断对负载的电功率供应之后，测量空载线路电压并设定在电源电压寄存器；(2)设定最大可允许电压阈值-基准值；(3)向负载电功率供应；(4)若无法测量供电端电压，则执行步骤(6)(5)测量供电端的电压并替换为所述电源电压寄存器；(6)测量负载电压和负载电流并向外部发送；(7)在所述电源电压寄存器求出所述负载电压的差而求出线路下降电压；(8)将所述负载电流乘以所述线路压降电压来计算线路损耗电功率；(9)将预先设定的电压阈值与所述线路压降电压进行比较，根据线路压降电压超过阈值的程度发出报警或切断负载；(10)将所述线路损耗电功率与预设的电功率阈值进行比较；(11)根据线路损耗电功率超过电功率阈值程度发出警报或切断所述负载，否则，从步骤(4)开始重复执行，其中，所述安全断路器在利用供应电功率的供电端、输电线路及负载构成的电路网络中，为了在由于线路的电气缺陷而发生事故之前检测危险信号，包括：测量并传输所述供电端的线路电压的单元；接收所述供电端的线路电压的单元；设定电源电压寄存器、线路电压下降阈值、负载电流阈值、负载电功率阈值的单元；测量负载电流的电流测量单元；跳闸(trip)电压、电流及电功率的阈值设定单元；设定允许电压下降率的设定单元；将所述空载时预先设定的电压阈值与当前负载电压进行比较，根据该结果产生负载控制信号的控制单元；能够根据所述控制信号供应/切断负载电功率的负载控制单元。5.一种断路器，其特征在于，作为安全断路器，在通过供应电功率的供电端和负载之间的输电线路构成的电路网络中，为了在由于线路的电气缺陷而发生事故之前检测危险信号，包括：测量所述线路电压的测量单元；测量负载电流的电流测量单元；跳闸(trip)电压、电流及电功率的阈值设定单元；设定允许电压下降率的设定单元；将所述空载时预先设定的电压阈值与当前负载电压进行比较，根据该结果产生负载控制信号的控制单元；能够根据所述控制信号供应/切断负载电功率的负载控制单元，
其中，所述安全断路器通过包括如下步骤的方法，利用根据当前配电线路状态的最大电功率供应能力(允许电流容量)自动地改变切断阈值的方法，根据线路传输路径劣化的状态检测危险征兆，在超出正常动作范围时切断负载：(1)在切断对负载的电功率之后测量空载线路电压；(1)设定允许电压下降率；(2)切断对负载的电功率供应，测量空载线路电压，并将该值作为电功率供应电压进行存储；(3)计算所述空载线路电压和所述允许电压下降率而确定上限阈值(允许变化率)；(4)向负载供应电功率；(5)测量供应给负载的负载电压；(6)将存储的所述空载电压与所述负载电压相减，计算线路压降；(7)测量负载电流后乘以所述线路压降电压而计算线路压降电压；(8)将预先设定的电压阈值与所述线路压降电压进行比较，根据其超过线路压降电压阈值的程度发出报警或切断负载；(9)另外，将所述线路损耗电功率与预先设定的线路损耗电功率阈值进行比较；(10)根据超过阈值的程度发出警报或切断所述负载。6.一种断路器，其特征在于，作为安全断路器，在通过供应电功率的电源(1)和负载(2)之间的输电线路(3x)构成的电路网络中，为了检测线路的电气缺陷而预先防止危险状况发生，包括：测量所述输电线路的电压(21)的测量单元(20、22)；基于负载切断基准值(71)设定并存储的阈值设定单元(54)；设定允许电压下降率的允许电压下降率设定单元；将空载时预先设定的所述阈值与(当前的)负载电压进行比较，根据该结果产生负载控制信号的控制单元；能够根据所述控制信号(45)供应/切断负载电功率的负载控制单元(24)，其中，所述安全断路器通过包括如下步骤的方法，检测线路的缺陷(根据电气特性变化、劣化导致的超过允许电流容量)并切断负载：(1)设定允许电压下降率；(2)切断对负载的电功率供应，测量空载线路电压，将此值作为电功率供应电压进行存储；(3)计算所述空载线路电压和所述允许电压下降率而设定阈值；(4)向负载供应电功率；(5)测量供应给负载的负载电压；(6)将所述负载电压与所述阈值进行比较；(7)如果所述比较的结果不低于所述阈值，则从步骤(4)开始重复，如果低于所述阈值，则限制向负载供应电功率。7.一种断路器，其特征在于，作为安全断路器，在通过供应电功率的电源(1)和负载(2)之间的输电线路(3x)构成的电路网络中，为了检测线路的电气缺陷而预先防止危险状况发生，包括：
测量所述输电线路的电压(21)的测量单元(20、22)；基于负载切断基准值(71)设定并存储的阈值设定单元(54)；设定允许电压下降率的允许电压下降率设定单元；将空载时预先设定的所述阈值与(当前的)负载电压进行比较，根据该结果产生负载控制信号的控制单元；能够根据所述控制信号(45)供应/切断负载电功率的负载控制单元(24)，其中，所述安全断路器通过包括如下步骤的方法，检测线路的缺陷(根据电气特性变化、劣化导致的超过允许电流容量)并切断负载：(1)设定允许电压下降率；(2)切断对负载的电功率供应，测量空载线路电压，将此值作为电功率供应电压进行存储；(3)计算所述空载线路电压和所述允许电压下降率而设定上限阈值(允许变化率)；(4)向负载供应电功率；(5)测量供应给负载的负载电压；(6)将存储的所述空载电压与所述负载电压相减；(7)将所述计算结果与所述阈值进行比较；(8)如果所述比较结果不超过阈值，则从步骤(4)开始重复，如果超过，则限制向负载供应电功率。8.一种断路器，其特征在于，作为安全断路器，为了检测可能由于电功率的供应路径的电气故障而发生的事故的征兆，包括：测量所述供电端与受电端的电压的单元；测量线路电流的单元；计算单元以及能够控制负载的控制单元，其中，所述断路器执行包括如下步骤的方法：(1)测量供电端的电压；(2)设定线路损耗电功率的允许阈值；(3)测量受电端的电压及电流，计算在线路损耗的线路损耗电功率；(2)若所述线路损耗电功率超过所述允许阈值，则视为供应路径(线路)的缺陷，并限制线路的电流。9.一种断路器，其特征在于，为了检测可能由于电功率的供应路径的电气故障而发生的事故的征兆，包括：测量供电端与受电端的电压的单元；测量线路电流的单元；计算单元以及能够控制负载的控制单元，其中，所述断路器执行包括如下步骤的方法：(1)测量供电端的电压；(2)设定线路损耗电功率的允许阈值；(3)测量受电端的电压及电流，计算在线路损耗的线路损耗电功率；(2)若所述线路损耗电功率超过所述允许阈值，则视为供应路径(线路)的缺陷，并限制线路的电流。10.一种断路器，其特征在于，
为了检测可能由于电功率的供应路径的电气故障而发生的事故的征兆，包括：测量受电端的电压的单元；测量线路电流的单元；计算单元以及能够控制负载的控制单元，其中，所述断路器执行包括如下步骤的方法：(1)切断与线路连接的负载，测量空载线路电压电压并进行存储；(2)计算所述空载线路电压电压和允许率而设定阈值；(3)向负载供应电功率；(4)测量受电端的负载电压，如果超出所述允许阈值，则视为供应路径(线路)的缺陷，并限制线路的电流。11.一种断路器，其特征在于，为了检测可能由于电功率的供应路径的电气故障而发生的事故的征兆，包括：测量供电端及受电端的电压的单元；测量线路电流的单元；计算单元以及能够控制负载的控制单元，其中，所述断路器执行包括如下步骤的方法：(1)切断与线路连接的负载，测量空载线路电压并进行存储；(2)计算所述空载线路电压电压和允许率而设定阈值；(3)向负载供应电功率；(4)若供电端的电压测量有效，则测量供电端电压，并与允许率进行计算来更新所述阈值；(5)测量受电端的负载电压，如果超出所述允许阈值，则视为供应路径(线路)的缺陷，并限制线路的电流。

技术总结
本发明涉及一种通过测量分析线路的电功率损耗和线路电阻等线路的特性来预先检测电力网的异常征兆而预防电气灾害的技术。本发明为了检测可能在配电力网络中发生的火灾发生异常征兆，利用物联网(IoT)技术等通信技术，在带电状态(Live)下，在供电端和负载端始终测量着线路的物理量，从而间接测量线路上损耗的电功率和成为其原因的线路电阻，检测线路的缺陷，从而检测火灾征兆。从而检测火灾征兆。从而检测火灾征兆。


技术研发人员：曺震英 曺贤泽
受保护的技术使用者：曺贤泽 达旺DNS株式会社
技术研发日：2020.07.22
技术公布日：2022/6/7