本發(fā)明涉及天然氣輸送領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種天然氣系統(tǒng)配電裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
天然氣系統(tǒng)包括天然氣采集裝置、天然氣傳輸裝置和配電裝置等一系列裝置，其中，配電裝置對(duì)計(jì)量和控制電能的分配裝置。布置應(yīng)滿足電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求，便于檢修，不危及人身及周圍設(shè)備的安全。其中，天然氣系統(tǒng)的配電裝置對(duì)安全有特殊要求，一般的配電裝置很難滿足其安全要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種天然氣系統(tǒng)配電裝置，天然氣檢測(cè)儀將檢測(cè)的天然氣濃度異常信號(hào)傳輸至控制器，控制器接收信號(hào)并將報(bào)警命令發(fā)送至報(bào)警單元，報(bào)警單元發(fā)出警報(bào)同時(shí)控制天然氣系統(tǒng)開關(guān)形成斷路，避免天然氣泄漏造成的危險(xiǎn)，滿足天然氣系統(tǒng)對(duì)配電裝置的安全要求。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種天然氣系統(tǒng)配電裝置的控制方法，N個(gè)然氣濃度分別經(jīng)C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和控制器處理后輸出濃度異常信號(hào)和濃度正常信號(hào)，故障處理模塊用評(píng)估因子對(duì)濃度異常信號(hào)和濃度正常信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估因子控制天然氣系統(tǒng)通電或斷電。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種天然氣系統(tǒng)配電裝置，包括：
母線，包括正直流母線和負(fù)直流母線，所述正直流母線和負(fù)直流母線間存在電壓差用于給天然氣系統(tǒng)提供電壓；
第一開關(guān)，其連接在天然氣系統(tǒng)與正直流母線的連接電路上，用于接通或斷開所述天然氣系統(tǒng)與母線的連接；
天然氣濃度檢測(cè)儀，其用于檢測(cè)空氣中天然氣的濃度；
C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，其連接天然氣濃度監(jiān)測(cè)儀，所述C信號(hào)轉(zhuǎn)換電路接收天然氣濃度數(shù)據(jù)并輸出濃度異常信號(hào)；
控制單元，包括控制器、故障處理模塊和開關(guān)控制模塊，所述故障處理模塊連接控制器和開關(guān)控制模塊，所述控制器接收濃度異常信號(hào)并發(fā)出警報(bào)；其中，控制器將濃度異常信號(hào)傳輸至故障處理模塊，所述故障處理模塊接收濃度異常信號(hào)并發(fā)出開關(guān)斷開信號(hào)至開關(guān)控制模塊；
其中，所述開關(guān)控制模塊連接第一開關(guān)，所述開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)關(guān)閉。
優(yōu)選的是，還包括：
電壓測(cè)量單元，其分別連接所述正直流母線和負(fù)直流母線，用于測(cè)量供電電壓；
電流測(cè)量單元，其連接在所述連接在天然氣系統(tǒng)與正直流母線的連接電路上，用于天然氣系統(tǒng)的供電電流。
優(yōu)選的是，所述電壓測(cè)量單元包括：
電壓測(cè)量?jī)x，其用于測(cè)量所述供電電壓并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)；
U低通濾波器，其連接電壓測(cè)量?jī)x，所述U低通濾波器接收模擬電壓信號(hào)并對(duì)模擬電壓信號(hào)的噪聲進(jìn)行過濾；
U信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，其連接U低通濾波器，所述U信號(hào)轉(zhuǎn)換電路接收經(jīng)過過濾的模擬電壓信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)。
優(yōu)選的是，所述電流測(cè)量單元包括：
電流測(cè)量?jī)x，其用于測(cè)量天然氣系統(tǒng)的供電電流值并轉(zhuǎn)換成模擬電流信號(hào)；
I低通濾波器，其連接電流測(cè)量?jī)x，用于接收模擬電流信號(hào)并對(duì)模擬電流信號(hào)的噪聲進(jìn)行過濾；
I信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，其連接I低通濾波器，用于接收過濾后的模擬電流信號(hào)并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流輸出信號(hào)。
優(yōu)選的是，所述控制單元還包括：
電弧檢測(cè)模塊，其連接電壓測(cè)量單元和電流測(cè)量單元，用于判斷是否存在電弧并輸出與電弧強(qiáng)度模擬信號(hào)；
負(fù)載檢測(cè)模塊，其連接電流測(cè)量單元，用于將所述電流輸出信號(hào)與設(shè)定電流進(jìn)行比較并輸出負(fù)載正常或異常信號(hào)；
功率檢測(cè)模塊，其連接電壓測(cè)量單元和電流測(cè)量單元，所述功率檢測(cè)模塊接收所述電壓輸出信號(hào)和電流輸出信號(hào)，并將負(fù)載功率與設(shè)定功率進(jìn)行比較后輸出功率正?；虍惓Ｐ盘?hào)；
其中，所述電弧檢測(cè)模塊、負(fù)載檢測(cè)模塊和功率檢測(cè)模塊連接故障處理模塊，所述故障處理模塊發(fā)出開關(guān)打開或關(guān)閉信號(hào)至開關(guān)控制模塊，開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)打開或關(guān)閉。
本發(fā)明的目的還通過一種天然氣系統(tǒng)配電裝置的控制方法來實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：
步驟1、N個(gè)天然氣濃度檢測(cè)儀同時(shí)監(jiān)測(cè)天然氣系統(tǒng)不同位置的天然氣濃度；第i個(gè)天然氣濃度檢測(cè)儀將t時(shí)刻的天然氣濃度實(shí)時(shí)傳輸至C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；
步驟2、C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊接收天然氣濃度并對(duì)濃度與上限值進(jìn)行比較：
當(dāng)時(shí)，C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度異常信號(hào)；
當(dāng)時(shí)，C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度正常信號(hào)；
步驟3、故障處理模塊通過控制器接收n個(gè)濃度異常信號(hào)和(N-n)個(gè)濃度正常信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)評(píng)估因子κ≥0.00172時(shí)，所述故障處理模塊發(fā)出開關(guān)斷開信號(hào)；
步驟4、開關(guān)控制模塊接收開關(guān)斷開信號(hào)并控制第一開關(guān)斷開，使天然氣系統(tǒng)斷電。
優(yōu)選的是，所述評(píng)估因子κ為：
其中，jA為天然氣的氣體在常溫常壓下的氣體擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；ψ為C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)第i個(gè)天然氣濃度檢測(cè)儀輸出的濃度異常信號(hào)或正常信號(hào)。
優(yōu)選的是，當(dāng)C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度異常信號(hào)，ψ＝1；當(dāng)C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度正常信號(hào)，ψ＝0。
優(yōu)選的是，當(dāng)評(píng)估因子κ<0.00172時(shí)，所述故障處理模塊發(fā)出開關(guān)接通信號(hào)，所述開關(guān)控制模塊接收開關(guān)接通信號(hào)并控制第一開關(guān)保持接通狀態(tài)，使天然氣系統(tǒng)保持通電。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：1、配電裝置用天然氣檢測(cè)儀檢測(cè)天然氣濃度，對(duì)異常濃度發(fā)出警報(bào)并斷開天然氣系統(tǒng)的供電電路，提高天然氣系統(tǒng)的安全級(jí)別，滿足天然氣系統(tǒng)對(duì)配電裝置的安全要求。2、配電裝置配合其控制方法，對(duì)異常的天然氣濃度進(jìn)行評(píng)估，智能判斷異常濃度對(duì)系統(tǒng)的影響，從而控制天然氣系統(tǒng)接通或斷開。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的天然氣配電裝置的連接關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的天然氣系統(tǒng)配電裝置一種實(shí)現(xiàn)形式，包括報(bào)警單元、控制單元和第一開關(guān)，天然氣系統(tǒng)作為負(fù)載連接正直流母線和負(fù)直流母線，第一開關(guān)設(shè)置在天然氣系統(tǒng)與正直流母線的連接線路上，用于接通或斷開天然氣系統(tǒng)的供電電路：控制單元連接第一開關(guān)和報(bào)警單元，報(bào)警單元將其檢測(cè)的信號(hào)傳輸至控制單元，控制單元控制第一開關(guān)的通斷，從而接通或斷開天然氣系統(tǒng)的供電電路，對(duì)天然氣系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
如圖1所示，母線包括正直流母線和負(fù)直流母線，所述正直流母線和負(fù)直流母線間存在電壓差用于給天然氣系統(tǒng)提供電壓。
第一開關(guān)S1連接在天然氣系統(tǒng)與正直流母線的連接電路上，用于接通或斷開所述天然氣系統(tǒng)與母線的連接；其中，第一開關(guān)S1還設(shè)置信號(hào)接收模塊，用于接收開關(guān)控制模塊的開關(guān)斷開或接通信號(hào)，第一開關(guān)S1按照信號(hào)對(duì)應(yīng)進(jìn)行斷開或接通動(dòng)作。
報(bào)警單元包括天然氣濃度檢測(cè)儀、C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和報(bào)警儀，所述天然氣濃度檢測(cè)儀連接C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，多個(gè)天然氣濃度檢測(cè)儀放置在天然氣系統(tǒng)的不同位置，將其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的天然氣系統(tǒng)不同位置的天然氣的濃度傳輸至C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊接收天然氣濃度，將實(shí)時(shí)的天然氣濃度與濃度上限值進(jìn)行比較，輸出濃度正常信號(hào)或濃度異常信號(hào)，用“0”表示濃度正常信號(hào)，用“1”表示濃度異常信號(hào)；其中，所述C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接控制器，控制器接收濃度正常信號(hào)或濃度異常信號(hào)；報(bào)警儀其連接控制器，當(dāng)控制器接收濃度異常信號(hào)，所述報(bào)警儀進(jìn)行報(bào)警。
控制單元包括控制器、故障處理模塊和開關(guān)控制模塊，所述故障處理模塊連接控制器和開關(guān)控制模塊，所述控制器用于接收控制器接收濃度正常信號(hào)或濃度異常信號(hào)；其中，控制器將濃度正常信號(hào)或濃度異常信號(hào)傳輸至故障處理模塊，所述故障處理模塊接收信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)出開關(guān)斷開信號(hào)或開關(guān)至開關(guān)接通信號(hào)；開關(guān)控制模塊電連接所述第一開關(guān)S1，其接收開關(guān)斷開信號(hào)或開關(guān)至開關(guān)接通信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送至第一開關(guān)S1的信號(hào)接收模塊，控制第一開關(guān)S1執(zhí)行斷開或接通的命令。
在另一實(shí)施例中，配電裝置還包括電壓測(cè)量單元和電流測(cè)量單元；電壓測(cè)量單元分別連接所述正直流母線和負(fù)直流母線，用于測(cè)量供電電壓；電流測(cè)量單元，其連接在所述連接在天然氣系統(tǒng)與正直流母線的連接電路上，用于天然氣系統(tǒng)的供電電流。所述電壓測(cè)量單元包括電壓測(cè)量?jī)x、U低通濾波器和U信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，電壓測(cè)量?jī)x連接正直流母線和負(fù)直流母線，用于測(cè)量所述供電電壓并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)；U低通濾波器連接電壓測(cè)量?jī)x，所述U低通濾波器接收模擬電壓信號(hào)并對(duì)模擬電壓信號(hào)的噪聲進(jìn)行過濾；U信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接U低通濾波器，所述U信號(hào)轉(zhuǎn)換電路接收經(jīng)過過濾的模擬電壓信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)。所述電流測(cè)量單元包括電流測(cè)量?jī)x、I低通濾波器和I信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；電流測(cè)量?jī)x安裝在天然氣系統(tǒng)和正直流母線的連接電路上，用于測(cè)量天然氣系統(tǒng)的供電電流值并轉(zhuǎn)換成模擬電流信號(hào)；I低通濾波器連接電流測(cè)量?jī)x，用于接收模擬電流信號(hào)并對(duì)模擬電流信號(hào)的噪聲進(jìn)行過濾；I信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接I低通濾波器，用于接收過濾后的模擬電流信號(hào)并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流輸出信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，所述控制單元還包括電弧檢測(cè)模塊、負(fù)載檢測(cè)模塊和功率檢測(cè)模塊：如圖1所示，電弧檢測(cè)模塊連接電壓測(cè)量單元和電流測(cè)量單元，其接收電壓輸出信號(hào)和電流輸出信號(hào)，基于故障電弧模式識(shí)別算法對(duì)電壓輸出信號(hào)和電流輸出信號(hào)進(jìn)行處理，判斷正直流母線和負(fù)直流母線間是否存在電弧并輸出電弧強(qiáng)度模擬信號(hào)；負(fù)載檢測(cè)模塊連接電流測(cè)量單元，其接收電流輸出信號(hào)，將所述電流輸出信號(hào)與設(shè)定電流進(jìn)行比較并輸出負(fù)載正?；虍惓Ｐ盘?hào)，用于判斷負(fù)載天然氣系統(tǒng)的供電電流是否正常；功率檢測(cè)模塊連接電壓測(cè)量單元和電流測(cè)量單元，其接收電壓輸出信號(hào)和電流輸出信號(hào)，并計(jì)算負(fù)載功率，將負(fù)載功率與設(shè)定功率進(jìn)行比較后輸出功率正?；虍惓Ｐ盘?hào)，用于判斷負(fù)載天然氣系統(tǒng)的功率是否正常。其中，所述電弧檢測(cè)模塊、負(fù)載檢測(cè)模塊和功率檢測(cè)模塊連接故障處理模塊，所述故障處理模塊接收電弧強(qiáng)度模擬信號(hào)，發(fā)出開關(guān)斷開信號(hào)至開關(guān)控制模塊，開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)S1斷開，避免天然氣系統(tǒng)受到電弧影響；所述故障處理模塊接收負(fù)載正?；虍惓Ｐ盘?hào)，當(dāng)接收負(fù)載正常信號(hào)，發(fā)出開關(guān)接通信號(hào)，開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)S1接通或持續(xù)接通；當(dāng)接收負(fù)載異常信號(hào)，發(fā)出開關(guān)斷開信號(hào)至開關(guān)控制模塊，開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)S1斷開。所述故障處理模塊接收功率正?；虍惓Ｐ盘?hào)，當(dāng)接收功率正常信號(hào)，發(fā)出開關(guān)接通信號(hào)，開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)S1接通或持續(xù)接通；當(dāng)接收功率異常信號(hào)，發(fā)出開關(guān)斷開信號(hào)至開關(guān)控制模塊，開關(guān)控制模塊控制第一開關(guān)S1斷開。
在另一實(shí)施例中，所述配電裝置還包括保護(hù)電路，包括開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4、電阻R、電感L和電容C，實(shí)現(xiàn)預(yù)充電作用。在預(yù)充電過程中，開關(guān)S1導(dǎo)通、開關(guān)S2、S3斷開，開關(guān)S4導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電容C進(jìn)行預(yù)充電，可以避免損毀負(fù)載天然氣系統(tǒng)。
一種天然氣系統(tǒng)配電裝置的控制方法，包括以下步驟：
步驟1、N個(gè)天然氣濃度檢測(cè)儀同時(shí)監(jiān)測(cè)天然氣系統(tǒng)不同位置的天然氣濃度；其中，第i個(gè)天然氣濃度檢測(cè)儀將t時(shí)刻的天然氣濃度實(shí)時(shí)傳輸至C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；
步驟2、C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊接收天然氣濃度并對(duì)濃度與上限值進(jìn)行比較：
當(dāng)時(shí)，C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度異常信號(hào)1；
當(dāng)時(shí)，C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度正常信號(hào)0；
步驟3、故障處理模塊通過控制器接收n個(gè)濃度異常信號(hào)和(N-n)個(gè)濃度正常信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，所述評(píng)估因子κ為：
其中，jA為天然氣在常溫常壓下的氣體擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；ψi為C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)第i個(gè)天然氣濃度檢測(cè)儀輸出的濃度異常信號(hào)或正常信號(hào)。當(dāng)C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度異常信號(hào)，ψi＝1；當(dāng)C信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出濃度正常信號(hào)，ψi＝0。
當(dāng)評(píng)估因子κ≥0.00172時(shí)，所述故障處理模塊發(fā)出開關(guān)斷開信號(hào)；開關(guān)控制模塊接收開關(guān)斷開信號(hào)并控制第一開關(guān)斷開，使天然氣系統(tǒng)斷電。
當(dāng)評(píng)估因子κ<0.00172時(shí)，所述故障處理模塊發(fā)出開關(guān)接通信號(hào)，所述開關(guān)控制模塊接收開關(guān)接通信號(hào)并控制第一開關(guān)保持接通狀態(tài)，使天然氣系統(tǒng)保持通電。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。