【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气安全，具体涉及一种额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统。
技术介绍
1、电气火灾因其高发性和破坏性，已成为现代社会安全的重大威胁之一。据统计，当前电气火灾占所有火灾的三分之一以上，而在重大火灾中，电气火灾的比例更是高达三分之二以上；高比例的电气火灾不仅造成了严重的人身伤亡，还造成了巨大的财产损失。其中，短路和过负荷是导致电气线路故障的两个主要原因；当线路发生短路时，可能会产生炽热的电火花和局部瞬时高温，而长时间过负荷运行则会引起线路过热；这些高温和电火花是引发电气火灾的重要原因。因此，防火限流保护方法成为了电气安全领域关注的一个关键技术。
2、当前为了预防此类火灾，已经开发出多种限流保护技术。这些技术通常采用限流保护装置，现有的限流保护装置主要为短路保护器，其在电路电流超过短路整定电流时执行分断保护，在电流超过过负荷整定电流时执行延时分断保护；它们能够在电流超过设定值时迅速断开电路，以防止进一步的损害。由于一般的过流保护器的动作时间在数十到数百毫秒之间，从短路时刻到电路完全分断期间，回路电流可能会持续上升至额定电流的数百倍，这样的大电流产生的电火花及高温极易引发火灾。而为了缩短分断时间，降低电气火灾发生的几率，当前市面上出现了无触点开关的防火限流保护方法。这些方法在算法上采用实时电流值、相邻两点电流的变化率等处理，当电流检测值超过预设的阈值时，保护器会启动保护动作。
3、尽管如此，现有的保护方法和装置仍存在一些缺点。首先，当额定电流不同时，电流的瞬时值和变化率都随之变化，使得判定短路
4、简单来说，这些保护器在响应时间和保护算法上存在局限性，导致它们在实际应用中可能无法及时响应短路或过负荷情况，或者在非正弦波形或电流突变情况下产生误动作。而现有的限流保护装置通常依赖于电流的瞬时值或变化率来判断是否发生短路或过负荷。这些方法在面对不同额定电流的电路时，需要调整保护器的设置，以适应不同的电流水平，这限制了保护器的通用性和灵活性。此外，由于负载特性或信号处理电路的影响，电流信号可能会与电压信号产生相位差，导致保护器在比较电流值和阈值时出现误差，增加了误判的风险。因此，有必要开发一种新的额定电流归一化的电气防火限流保护方法及装置，以解决上述问题。
5、有鉴于此，提出本申请。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，能至少部分的改善上述问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其包括：控制组件、第一过零检测组件、瞬时电流采集组件、幅值归一化网络模块、第二过零检测电路模块、有效值检测模块、电源模块、以及igbt开关模块，其中，所述第一过零检测组件的输入端并联于负载的电气线路上，所述第一过零检测组件的输出端与所述控制组件的第一外部中断输入端电气连接，所述瞬时电流采集组件的输入端串联在负载的电气线路上，所述瞬时电流采集组件的输出端与所述幅值归一化网络模块的输入端电气连接，所述幅值归一化网络模块的输出端与所述第二过零检测电路模块的输入端、所述有效值检测模块的输入端电气连接，所述第二过零检测电路模块的输出端与所述控制组件的第二外部中断输入端(int0)电气连接，所述有效值检测模块的输出端与控制组件的第一数模转换输入口(ad1)电气连接，所述控制组件的输出端与所述igbt开关模块的控制端电气连接，所述电源模块的输出端与所述控制组件的电源端电气连接；
4、其中，所述幅值归一化网络模块配置为将不同额定电流下的所述瞬时电流采集组件输出的电压信号转化为标准正弦信号，所述有效值检测模块配置为获取所述瞬时电流采集组件输出的感应电压的有效值；
5、其中，所述控制组件被配置为通过执行其内部存储的计算机程序以实现如下步骤：
6、获取预设参数信息，进行初始化处理；
7、获取所述第一过零检测组件发送的第一正脉冲信号，并根据所述第一正脉冲信号进行延时检测处理或采样处理，检测瞬时电流与负载主回路的延时节拍；
8、获取所述第二过零检测电路模块发送的第二正脉冲信号，根据所述第二正脉冲信号进行计算处理，得到瞬时电流采集组件应到的电压相对于负载主回路电压的延时，并根据该延时确定延时节拍的大小；
9、根据采样点数和延时节拍，确定当前时刻的短路阈值，并比较短路阈值与当前时刻的瞬时电流值的采样值的大小，生成短路故障判断结果；
10、获取所述有效值检测模块发送的有效值，对所述有效值和过负荷电流阈值进行比较，生成过负荷判断结果；
11、当所述短路故障判断结果为短路故障，或所述过负荷判断结果为过负荷时，关闭所述igbt开关模块，以实现短路保护和过负荷保护。
12、综上，所述额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统利用归一化网络模块对额定电流的幅值做归一化处理，当额定电流分别在0a至63a时归一化网络模块的输出幅值恒等于1，使本系统不依赖与额定电流而改变。同时，利用瞬时电流过零点与主回路电压过零点时刻的差值补偿瞬时电流与主回路的延时，直接比较不同时刻瞬时电流的幅值与对应的短路阈函数值实现短路故障识别，直接比较有效电流与过负荷阈值函数判断过负荷故障。有效的解决了现有技术中的电气防火保护装置对于不同额定电流的通用性差、易误判、响应时间长的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，包括：控制组件、第一过零检测组件、瞬时电流采集组件、幅值归一化网络模块、第二过零检测电路模块、有效值检测模块、电源模块、以及IGBT开关模块，其中，所述第一过零检测组件的输入端并联于负载的电气线路上，所述第一过零检测组件的输出端与所述控制组件的第一外部中断输入端电气连接，所述瞬时电流采集组件的输入端串联在负载的电气线路上，所述瞬时电流采集组件的输出端与所述幅值归一化网络模块的输入端电气连接，所述幅值归一化网络模块的输出端与所述第二过零检测电路模块的输入端、所述有效值检测模块的输入端电气连接，所述第二过零检测电路模块的输出端与所述控制组件的第二外部中断输入端(INT0)电气连接，所述有效值检测模块的输出端与控制组件的第一数模转换输入口(AD1)电气连接，所述控制组件的输出端与所述IGBT开关模块的控制端电气连接，所述电源模块的输出端与所述控制组件的电源端电气连接；
2.根据权利要求1所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，所述控制组件包括微处理器、以及核心算法模块，其中，所述核心算法模块配
3.根据权利要求2所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，所述瞬时电流采集组件包括电流传感器、以及工频滤波器模块，所述电流传感器的输入端串联在负载的电气线路上，所述电流传感器的输出端与所述工频滤波器模块的输入端电气连接，所述工频滤波器模块的输出端与所述幅值归一化网络模块的输入端电气连接，其中，所述电流传感器配置为感应负载主回路的瞬时电流Iinstant，并将瞬时电流Iinstant转换为电压信号Uin，所述工频滤波器模块配置为提取瞬时电流Iinstant中的工频分量，转换公式为：Uin＝Iinstant×S，S为电流传感器的灵敏度。
4.根据权利要求3所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，所述幅值归一化网络模块包括电阻网络、第一运算放大器(U1)、第二运算放大器(U2)，所述电阻网络的输入端与所述工频滤波器模块的输出端电气连接，所述电阻网络的第一端与所述第一运算放大器(U1)的负极电气连接，所述电阻网络的第二端与所述第一运算放大器(U1)的输出端电气连接，所述第一运算放大器(U1)的输出端与所述第二运算放大器(U2)的负极电气连接，所述第二运算放大器(U2)的输出端与所述第二过零检测电路模块的输入端电气连接，所述第一运算放大器(U1)的正极、所述第二运算放大器(U2)的正极接地，其中，所述电阻网络为所述第一运算放大器(U1)的反馈电阻。
5.根据权利要求4所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，所述电阻网络包括第一电阻(R1)、拨码开关、九个电阻、第二电阻(R2)、以及第三电阻(R3)，九个电阻通过所述拨码开关并联，所述第一电阻(R1)的一端与所述工频滤波器模块的输出端电气连接，所述第一电阻(R1)的另一端与所述第一运算放大器(U1)的负极电气连接，所述第一运算放大器(U1)的输出端通过所述第二电阻(R2)与所述第二运算放大器(U2)的负极电气连接，所述第二电阻(R2)的另一端通过所述第三电阻(R3)与所述第二运算放大器(U2)的输出端电气连接；
6.根据权利要求2所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，还包括精密整流电路模块，所述幅值归一化网络模块的输出端与所述精密整流电路模块的输入端电气连接，所述精密整流电路模块的输出端与所述微处理器的第二数模转换输入口(AD0)电气连接，其中，所述精密整流电路模块配置为将所述幅值归一化网络模块的输出电压整流转化成周期为0.01s的半波整流信号。
7.根据权利要求3所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，获取所述第一过零检测组件发送的第一正脉冲信号，并根据所述第一正脉冲信号进行延时检测处理或采样处理，检测瞬时电流与负载主回路的延时节拍，具体为：
8.根据权利要求7所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，获取所述第二过零检测电路模块发送的第二正脉冲信号，并根据所述第二正脉冲信号进行计算处理，得到瞬时电流采集组件应到的电压相对于负载主回路电压的延时，并根据该延时确定延时节拍的大小，具体为：
9.根据权利要求8所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，根据采样点数和延时节拍，确定当前时刻的短路阈值，并比较短路阈值与瞬时电流的大小，生成短路故障判断结果，具体为：
10.根据根据权利要求9所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，获取所...
【技术特征摘要】
1.一种额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，包括：控制组件、第一过零检测组件、瞬时电流采集组件、幅值归一化网络模块、第二过零检测电路模块、有效值检测模块、电源模块、以及igbt开关模块，其中，所述第一过零检测组件的输入端并联于负载的电气线路上，所述第一过零检测组件的输出端与所述控制组件的第一外部中断输入端电气连接，所述瞬时电流采集组件的输入端串联在负载的电气线路上，所述瞬时电流采集组件的输出端与所述幅值归一化网络模块的输入端电气连接，所述幅值归一化网络模块的输出端与所述第二过零检测电路模块的输入端、所述有效值检测模块的输入端电气连接，所述第二过零检测电路模块的输出端与所述控制组件的第二外部中断输入端(int0)电气连接，所述有效值检测模块的输出端与控制组件的第一数模转换输入口(ad1)电气连接，所述控制组件的输出端与所述igbt开关模块的控制端电气连接，所述电源模块的输出端与所述控制组件的电源端电气连接；
2.根据权利要求1所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，所述控制组件包括微处理器、以及核心算法模块，其中，所述核心算法模块配置在所述微处理器的存储寄存器中；
3.根据权利要求2所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，所述瞬时电流采集组件包括电流传感器、以及工频滤波器模块，所述电流传感器的输入端串联在负载的电气线路上，所述电流传感器的输出端与所述工频滤波器模块的输入端电气连接，所述工频滤波器模块的输出端与所述幅值归一化网络模块的输入端电气连接，其中，所述电流传感器配置为感应负载主回路的瞬时电流iinstant，并将瞬时电流iinstant转换为电压信号uin，所述工频滤波器模块配置为提取瞬时电流iinstant中的工频分量，转换公式为：uin＝iinstant×s，s为电流传感器的灵敏度。
4.根据权利要求3所述的额定电流幅值归一化的电气防火限流保护系统，其特征在于，所述幅值归一化网络模块包括电阻网络、第一运算放大器(u1)、第二运算放大器(u2)，所述电阻网络的输入端与所述工频滤波器模块的输出端电气连接，所述电阻网络的第一端与所述第一运算放大器(u1)的负极电气连接，所述电阻网络的第二端与所述第一运算放大器(u1)的输出端电气连接，所述第一运算放大器(u1)的输出端与所述第二运算放大器(u2)的负极电气连接，所述第...
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