榮世艷 祁金生

摘 要 用電安全探測器應(yīng)用美國TI公司ARMCortex-A8系列微處理器，采用小波分析法，構(gòu)建采樣及轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品中，通過快速故障電弧檢測算法，來快速判斷電氣線路中的故障和進行預(yù)測性分析，保證精準判斷用電安全問題，實現(xiàn)用電安全保護，是人員密集場所、家居用電安全防護的智能化產(chǎn)品，尤其在醫(yī)院等地，用電關(guān)乎生命安全，本產(chǎn)品與用電安全管控平臺結(jié)合起來，實現(xiàn)了用電安全隱患快速檢測和處理，并提供遠程實時監(jiān)控、移動監(jiān)測、快速故障定位和報警功能，構(gòu)建一個高效協(xié)作的用電安全管控云可視化系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 用電安全;故障檢測;小波分析;預(yù)測分析

1研究背景

電在造福于人類的同時，也會給人類帶來災(zāi)難。據(jù)公安部消防局的統(tǒng)計分析，電氣火災(zāi)85%以上是由電氣線路直接或者間接造成的。而智能用電安全探測器項目研制符合國家政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，發(fā)展安全產(chǎn)業(yè)是促進安全發(fā)展的重要支撐[1]。

2總體方案設(shè)計

智能用電安全探測器采用高速采樣及轉(zhuǎn)換技術(shù)、快速故障電弧檢測算法來實現(xiàn)用電安全的快速檢測，包括過溫度、過電流、短路、接地故障、故障電弧等。當每一次有害的電壓擾動發(fā)生時或者超過設(shè)定值的沖擊電流出現(xiàn)時，探測器均可準確捕捉并進行判斷。同時，探測器通過先進算法智能預(yù)測用電趨勢，并在必要時刻發(fā)出預(yù)報警，使得用電安全不再是事后處理，而是事前預(yù)先解決問題[2]。

2.1 探測器基本結(jié)構(gòu)

探測器包括電源模塊、中央處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、通訊模塊、存儲模塊。其中電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、通訊模塊、和存儲模塊分別與中央處理模塊電連接，中央處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、通訊模塊和存儲模塊塊分別與電源單元電連接，中央處理模塊包括DSP內(nèi)核和ARM內(nèi)核，使測量精度、準確性、穩(wěn)定性和抗干擾能力得到很大的提高，為客戶提供了有效可靠的數(shù)據(jù)來源?；窘Y(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。

2.2 電弧檢測

電弧檢測采用電子式AFCI，通過不斷地監(jiān)測電壓及電流信號，以此來判斷電弧特性，圖2為電子式AFCI的結(jié)構(gòu)框圖。電流信號經(jīng)過放大濾波后，經(jīng)過脈沖成型，將電流的突降信息轉(zhuǎn)成脈沖，再經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后形成恒定幅值、寬度不變的脈沖，經(jīng)積分器后輸出幅值如果超過比較器設(shè)定值時就會啟動電路[4]。

2.3 小波變換特性分析

對于時變函數(shù)，小波變換函數(shù)滿足平方可積條件時，小波變換定義為：

其中， 為基本小波函數(shù)，是小波變換算法的核心。當發(fā)生電弧故障時，電流中的突變點經(jīng)變換后細節(jié)部分會出現(xiàn)較大的幅值點，通過這些點可以有效診斷電弧故障[5]。

3結(jié)束語

智能用電安全探測器的研制涵蓋了電力計量采集技術(shù)、嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、前后端開發(fā)技術(shù)等，通過本產(chǎn)品的研發(fā)，對現(xiàn)代信息應(yīng)用技術(shù)與安全保障技術(shù)融合發(fā)展可以起到重要的示范作用，符合國家支持的創(chuàng)新理念和要求，可以讓先進的科學(xué)成果更好地服務(wù)于安全體系建設(shè)。

參考文獻

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[2] 張冠英，楊曉光，李奎，等.剩余電流互感器的設(shè)計與特性分析[J].天津大學(xué)學(xué)報，2011，（6）：547-552.

[3] 田樹仁，張鐵壁.一種智能火災(zāi)探測器系統(tǒng)的設(shè)計探討[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2017，（10）：1407-1409.

[4] 蔡方廷，曲娜，叢作明，等.剩余電流式電氣火災(zāi)探測系統(tǒng)設(shè)計[J].科技視界，2017，（27）：43，82.

[5] 葉亮. 一種復(fù)合型電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器設(shè)計[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2010.