УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПОЖАРООПАСНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к области информационных измерительных систем и пожарной безопасности электроэнергии, она может быть использована при создании систем мониторинга, в частности, электрических систем энергоснабжения различных объектов (лабораторий, цехов, образовательных и научных учреждений и т.д.) с ранним распознаванием формирования нестабильных ситуаций и принятия решений.
Наиболее близким в части уменьшения рисков пожароопасности является «Способ предупреждения пожара от искрения в электрической сети или электроустановках и устройство для его осуществления», патент (19) RU №2374691 от 17.11.2008 г, авторы Кривое Ю.Н., Тонкий Л.В., Царев А.Б. (все РФ).
Способ предупреждения пожара от искрения в электрической сети или электроустановке, характеризующийся тем, что измеряют электрический ток контролируемого участка нагрузки, аналоговое значение измеренного тока нагрузки и напряжения внешней сети по каждой фазе преобразуют в цифровые значения с последующим их разложением на цифровые спектры токов нагрузки и напряжений внешней сети по каждой фазе, далее из спектра тока нагрузки каждой фазы вычитают спектр напряжения внешней сети этой фазы, полученный результат делят на спектр тока нагрузки соответствующей фазы, в результате получается числовое значение коэффициента шума по каждой фазе, в течение установленного интервала времени накапливают числовые значения коэффициентов шума по каждой фазе, сравнивают величину накопленного значения коэффициента шума с заданным значением или с заданными значениями первого или более высоких уровней сравнения, принятых для соответствующих степеней пожароопасности, в зависимости от величины накопленного сигнала формируют сигнал или сигналы предупреждения о возникновении пожароопасной ситуации и/или формируют команду на отключение контролируемого участка, числовые значения коэффициентов шума по каждой фазе сохраняют в запоминающем устройстве.
Устройство-прототип обладает рядом существенных недостатков, а именно: реализуется только одна функция риска - определение наличие искрения в цепи и измерение интервала времени искрения; не предусматривается сопряжение с другими подсистемами пожарно-охранной сигнализации и интегрирование в интегральную систему безопасности объекта; не предусматривается передача данных на диспетчерский пункт Пользователя.
Технической задачей полезной модели является расширении функциональных возможностей.
Решение технической задачи достигается тем, что предлагаемое устройство включено как один из датчиков на вход дискретного модуля-преобразователя, на другие сигнальные входы которого подключены выходы датчиков задымления, анализа воздуха, «огня» и других датчиков дискретного типа, при этом сигнально выход дискретного модуля-преобразователя подключен к шине данных, а адресно вход упомянутого модуля подключен к шине контроллера адреса, подключенной также параллельно-поразрядно к адресным входам контроллера, модуля аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и модуля цифрового ввода, причем сигнальные выходы АЦП и модуля цифрового ввода, также подключены параллельно-поразрядно к шине данных, а их управляющие входы подключены к шине адреса, двунаправлено подключенной к адресному входу контроллера, шина данных подсоединена также двунаправлено к информационному входу контроллера, управляющий выход котроллера посредством шины управления подключен соответственно к блоку управления и к управляющему входу модема, сигнальный вход которого двунаправлено подключен к сигнальному порту контроллера, выход модема через канал связи (проводной, радио, оптоволоконный, спутниковый) соединен с сигнальным входом диспетчерского пункта (сигнальным входом устройства обработки данных, содержащего устройство обработки данных на базе ПЭВМ, первый сигнальный выход которого соединен со входом устройства отображения и документирования информации, второй сигнальный выход двунаправлено подключен к входу устройства сопряжения диспетчерского пункта с внешней интегрированной системой мониторинга контролируемого объекта; при этом выход блока управления двунаправлено подключен к исполнительному устройству, соединенному по входу с вводным сетевым пунктом (например 220 В, 50 Гц), а сетевой выход исполнительного устройства подключен к шине питания конечного потребителя, датчики состояния которого (например, температура проводов и соединителей, потребляемый ток, величина питающего напряжения и т.д.) своими сигнальными выходами подключены ко входам модуля АЦП, куда подключены также все другие аналоговые датчики состояния внешней среды, дискретные датчики состояния конечных потребителей подключены также ко входам дискретного модуля-преобразователя, а цифровые датчики, в свою очередь ко входам модуля цифрового ввода.
На фиг.1 изображено «Устройство диагностики и мониторинга состояния пожароопасности электрических сетей энергоснабжения объектов». Предлагаемое устройство содержит: котроллер 1 (однокристальная ЭВМ); шины соответственно: данных 2, адреса 3 и управления 4; АЦП 5, дискретный модуль-преобразователь 6 и модуль цифрового ввода 7; модем 8 (конфигурация определяется выбранным каналом связи), датчики: дискретные 9, аналоговые 10, цифровые 11; блок управления (формирование команд) 12; исполнительное устройство 13; вводной щит 14; диспетчерский пункт 15, содержащий, в свою очередь, устройство, обработки данных 16, устройство отображения и документирования 17 и блок сопряжения 18.
Предлагаемое устройство диагностики и мониторинга состояния пожароопасности электрических сетей энергоснабжения объектов работает следующим образом.
Сигналы с аналоговых 10, дискретных 9 и цифровых 11 датчиков как текущая информация о состоянии электрических сетей, питающих конечных потребителей контролируемого объекта, поступают параллельно соответственно на входы АЦП 5, дискретного модуля-преобразователя 6 и модуля цифрового ввода 7. Контроллер 1 (в качестве контроллера может быть однокристальная ЭВМ) путем адресного опроса опрашивает каждый из модулей. При этом по шине данных в контроллер 1 поступает в цифровом виде текущая информация от каждого датчика.
Анализируя эту информацию и накапливая результаты анализа в своей оперативной памяти (ОЗУ), контроллер формирует решение: продолжать наблюдение за состояниями электрических сетей, риски пожарной безопасности отсутствуют; накапливать текущие данные, выделить приоритетные датчики, цикл опроса которых сократить; передать сжатую информацию системе верхнего уровня; формировать команду блоку управлений, о вмешательстве в процесс энергоснабжения конечных потребителей контролируемого объекта.
При этом: если риски пожароопасности отсутствуют (т.е. протечки тока в сети нет,: потребительный ток и напряжение в сети в норме, искрение отсутствует, температура проводной части и соединителей и температура окружающей среды в норме, задымление, огонь отсутствуют, состав воздуха в норме и т.д.), то с заданным интервалом опрашиваются датчики, накапливается оперативный массив данных по каждому из них и ведется непрерывный анализ текущей информации; если выявлена тенденция, к возникновению и развитию нештатной ситуации, то определяется приоритетная, совокупность наиболее информативных датчиков, которые начинают; опрашиваться чаще других, а также принимается решение о передаче текущих данных в сжатом виде системе верхнего уровня (например диспетчерскому пункту 15), для накопления, отображения (с помощью устройства 17) и документирования данных в виде графиков и таблиц, а также формирования с помощью устройства обработки данных 16 поддержки принятия решений при раннем прогнозировании возникновения и развития нештатной ситуации на объекте с последующей передачей этой информации интегрированной системе мониторинга или (и) системе комплексной безопасности объекта через блок сопряжения 18.
В том случае, когда нештатная ситуация возникает внезапно и (или) развивается быстрее, чем может быть принято решение системой верхнего уровня (т.е. контроллеру 1 от нее нет указаний о характере дальнейшего поведения в заданном интервале времени существования риска пожароопасности), контроллер 1 сам принимает решение и формирует команду, поступающую по шине управления на вход блок управления 12, который, воздействуя на исполнительное устройство 13, осуществляет отключение электропитания конечных потребителей и обесточивает проводную сеть, одновременно формируя команду тревоги в визуальной и звуковой форме.
Таким - образом, положительный эффект получается за счет особенностей конфигурации предлагаемого устройства и его архитектуры открытого типа, реализующего алгоритмы многофакторного раннего прогнозирования нештатной ситуации в сетях электроснабжения конечных потребителей объекта, увеличивающей риски его пожароопасности. Этому способствует многофункциональный подход при сборе и анализе апостериорной информации о состоянии электрических сетей и окружающей их сферы.
Техническим результатом, обеспечиваемым данной полезной моделью, является значительные снижения рисков пожароопасности электрических сетей (по статистике около 20% пожаров на различных объектах происходит именно по этой причине).
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство диагностики и мониторинга состояния пожароопасности электрических сетей энергоснабжения объектов отличается введением дополнительных элементов, соединенных между собой и управляемых контроллером, что позволяет существенно расширить функциональные возможности устройства за счет увеличения числа контролируемых параметров объектов, обработки текущих данных с целью раннего прогнозирования пожароопасности электрических сетей из-за различных видов неисправностей, а также - за счет возможности сопряжения предлагаемого устройства с внешней интегрированной системой мониторинга.
Полезная модель может быть широко использована при создании систем диагностики и мониторинга состояния пожароопасности электрических сетей энергоснабжения объектов, снижения рисков пожароопасности сетей, причем, как в самостоятельном (автономном) применении, так и в составе интегрированных систем мониторинга и комплексной безопасности.