CN101876680B

CN101876680B - 一种浪涌保护器件保护性能测评方法及装置

Info

Publication number: CN101876680B
Application number: CN 201010179889
Authority: CN
Inventors: 肖勇军; 倪冬兵; 许李园
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: WO2011144052A1; CN101876680A

Abstract

本发明公开了一种浪涌保护器件保护性能测评方法，包括：设置浪涌保护器件的衰减度Dec为：当浪涌发生时，记录流经浪涌保护器件前后的浪涌电流，直至浪涌泄放；根据设置的衰减度Dec，计算所述浪涌保护器件的衰减度Dec。本发明同时公开了一种浪涌器件保护性能测评装置，采用本发明的方法及装置，能实现对浪涌保护器件保护性能的定量测评，进而能更好的测评各个浪涌保护器件。

Description

一种浪涌保护器件保护性能测评方法及装置

技术领域

本发明涉及浪涌保护性能测评技术，尤其涉及一种浪涌保护器件保护性能测评方法及装置。

背景技术

雷电是自然界中常见的一种天气现象。设备，尤其是户外设备、或带户外信号线的设备，通常都需要在其电源端口、信号端口采取浪涌保护措施，比如：在电源、信号端口前增加浪涌保护器件(SPD，Surge Protection Device)。目前，一般，测评浪涌保护性能是通过试验进行，即：进行浪涌抗扰性试验，举个例子来说，可以依据《IEC 61000-4-5 Electromagnetic compatibility(EMC)-Part4-5 Testing and measurement techniques-Surge immunity test》标准试验，当浪涌保护措施能通过相关标准要求时，则认为该浪涌保护方案是有效的，否则，可认为该浪涌保护方案是无效的。

然而，现有的浪涌保护性能测评方法是一种定性的测评方法，也就是说，对于测评方法，只有“有效”和“无效”之分，而无一个定量的测评分析方法。换句话说，对于一个保护器件、或电路，其对外界的干扰浪涌能起到多大的衰减，则没有一个定量的指标来表征。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种浪涌器件保护性能测评方法及装置，以实现对浪涌保护器件保护性能的定量测评。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种浪涌保护器件保护性能测评方法，设置浪涌保护器件的衰减度Dec为：

其中，C₁(Area)表示浪涌保护器件前的浪涌电流的总和，C₂(Area)表示浪涌保护器件后的浪涌电流的总和；

该方法还包括：

当浪涌发生时，记录流经浪涌保护器件前后的浪涌电流，直至浪涌泄放；

根据设置的衰减度Dec，计算所述浪涌保护器件的衰减度Dec。

上述方案中，所述计算所述浪涌保护器件的衰减度Dec之前，该方法还包括：调用示波器内的面积函数，获得所述C₁(Area)及C₂(Area)。

上述方案中，在调用示波器内的面积函数之前，该方法进一步包括：

调用示波器内的绝对值函数，获得流经浪涌保护器件前后的浪涌电流的绝对值C₁及C₂。

本发明还提供了一种浪涌保护器件保护性能测评装置，该装置包括：检测模块及浪涌保护器件；其中，

检测模块，用于记录流经浪涌保护器件前后的浪涌电流，并在记录流经浪涌保护器件前后的浪涌电流后，根据设置的衰减度Dec计算浪涌保护器件的衰减度Dec；

浪涌保护器件，用于对被保护设备进行浪涌保护；

所述Dec为：

其中，C₁(Area)表示浪涌保护器件前的浪涌电流的总和，C₂(Area)表示浪涌保护器件后的浪涌电流的总和。

上述方案中，所述装置还包括被保护设备，用于被浪涌保护器件进行浪涌保护；和/或，

浪涌信号发生器，用于产生浪涌信号。

上述方案中，所述装置进一步包括：

耦合/去耦网络，用于将浪涌信号发生器产生的浪涌信号全部耦合到浪涌保护器件及被保护设备上。

上述方案中，所述检测模块包括：第一电流感应线圈、第二电流感应线圈、示波器、以及计算模块；其中，

第一电流感应线圈，用于感应浪涌保护器件前的浪涌电流；

第二电流感应线圈，用于感应浪涌保护器件后的浪涌电流；

示波器，用于探测第一电流感应线圈与第二电流感应线圈感应的电流，并将探测到的电流发送给计算模块；

计算模块，用于接收示波器发送的电流，并在接收后，根据设置的衰减度Dec计算浪涌保护器件的衰减度Dec。

上述方案中，一个所述示波器的两个通道同时分别探测所述第一电流感应线圈与所述第二电流感应线圈感应的电流。

上述方案中，耦合/去耦网络与浪涌信号发生器集成在一起。

上述方案中，所述装置还包括检验设备，用于检验被保护设备是否正常。

本发明提供的浪涌保护器件性能测评的方法及装置，预先设置浪涌保护器件的衰减度Dec，在浪涌发生时，记录流经浪涌保护器件前后的浪涌电流，直至浪涌泄放，根据设置的衰减度Dec，计算所述浪涌保护器件的衰减度Dec，衰减度Dec越小，对被保护设备的保护性能就越好，如此，能实现对浪涌保护器件保护性能的定量测评，进而能更好的测评各个浪涌保护器件。

附图说明

图1为本发明浪涌保护器件保护性能测评的装置结构示意图；

图2为本发明浪涌保护器件保护性能测评的具体的装置结构示意图；

图3为本发明浪涌保护器件保护性能测评的方法流程示意图；

图4为本发明实施例浪涌保护器件保护性能测评的测试电路框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明浪涌保护器件保护性能测评的装置如图1所示，包括：检测模块11及浪涌保护器件12；其中，

检测模块11，用于记录流经浪涌保护器件12前后的浪涌电流，并在记录流经浪涌保护器件12前后的浪涌电流后，根据设置的衰减度Dec计算浪涌保护器件12的衰减度Dec；

浪涌保护器件12，用于对被保护设备进行浪涌保护；

这里，浪涌保护器件12是本发明被测评保护性能的对象；

所述Dec为：

其中，如图2所示，所述装置还可以包括：

被保护设备13，用于被浪涌保护器件12进行浪涌保护。

浪涌信号发生器14，用于产生浪涌信号；

这里，所述浪涌信号发生器14可以产生：1.2/50μs+8/20μs组合波、或10/700μs电压波形等。

耦合/去耦网络15，用于将浪涌信号发生器14产生的浪涌信号全部耦合到浪涌保护器件12及被保护设备13之上，以便对被保护设备13连接的其它设备进行保护；

这里，一般，耦合/去耦网络15与浪涌信号发生器14可以集成在一起。

所述检测模块11，可以包括：第一电流感应线圈111、第二电流感应线圈112、示波器113、以及计算模块114；其中，

第一电流感应线圈111，用于感应浪涌保护器件12前的浪涌电流；

这里，第一电流感应线圈111放置在浪涌信号发生器15、耦合/去耦网络16与浪涌保护器件12之间。

第二电流感应线圈112，用于感应浪涌保护器件12后的浪涌电流；

这里，第二电流感应线圈112，放置在浪涌保护器件12与被保护设备13之间。

示波器113，用于探测第一电流感应线圈111与第二电流感应线圈112感应的电流，并将探测到的电流发送给计算模块114；

这里，一般，示波器113为高带宽示波器，示波器113的响应频率高于浪涌信号的频率；可采用一个示波器的两个通道同时分别探测第一电流感应线圈111与第二电流感应线圈112感应的电流。

计算模块114，用于接收示波器113发送的电流，并在接收后，根据设置的衰减度Dec计算浪涌保护器件12的衰减度Dec。

所述装置还可以包括：

检验设备，用于检验被保护设备是否正常。

基于上述装置，本发明还提供了一种浪涌保护器件保护性能测评的方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤301：设置浪涌保护器件的衰减度Dec为：

之后执行步骤302；

其中，C₁(Area)表示浪涌保护器件前的浪涌电流的总和，C₂(Area)表示浪涌保护器件后的浪涌电流的总和。二者的物理意义为采用时间内的电流绝对值的总和，即为能量；

这里，设置衰减度Dec的依据为：浪涌保护器件后的浪涌电流会直接进入被保护设备，进而影响被保护设备，浪涌保护器件后的浪涌电流值越小，对被保护设备的影响也就越小，而且，浪涌的发生是一个过程，因此可以通过浪涌保护器件后的浪涌电流的总和与浪涌保护器件前的浪涌电流的总和的比值来判断浪涌保护器件的保护性能。

步骤302：当浪涌发生时，记录流经浪涌保护器件前后的浪涌电流，直至浪涌泄放；

这里，所述流经浪涌保护器件前后的浪涌电流为整个浪涌产生、及泄放过程的电流总和，即：示波器中电流曲线与时间轴围成的面积，具体地，可通过调用示波器中的Area函数，计算获得；在调用Area函数计算面积时，由于电流随时间的衰减非常快，通常统计时间取浪涌半波峰时间的5倍左右。

步骤303：根据设置的衰减度Dec，计算所述浪涌保护器件的衰减度Dec；

本步骤中，Dec越小，说明浪涌衰减得越多，对被保护设备的保护性能就越好，反之则差，一般，认为当衰减度Dec小于等于0.3时，认为该浪涌保护器件保护性能有效。

图4为实施例浪涌保护器件保护性能测评的测试电路框图，本实施例主要针对单相交流电源端口，如AC220V，进行浪涌测试，根据IEC61000-4-5标准要求，交流电源端口浪涌信号发生器波形为1.2/50μs+8/20μs组合波，耦合/去耦网络中的耦合电容选取9μF(共模)、或者18μF(差模)，电源去耦电感选取1.5mH。浪涌保护器件为待评估的对象，如选取YD40K320EH单相交流电源防雷器作为待评估的对象，该防雷器的各个标准参数包括：电压U_n＝220V，放电电流I_n＝20kA8/20μs，最大通流容量I_max＝40kA8/20μs，响应时间t≤25ns。

需要监测两路电流信号，分别是浪涌保护器件之前的浪涌电流和浪涌保护器件之后的浪涌电流，分别记为I₁和I₂。由于浪涌泄放为μF级脉冲信号，因此可采用带宽在10MHz以上的示波器，如LeCroy的WaveSurfer 64Xs-A，其带宽为600MHz。采用示波器的目的是为了采样一段时间内的电流绝对值总和，而不是某一时刻的瞬态电流值。由于浪涌信号发生器电压波形为1.2/50μs，50μs为电压半峰值时间，考虑到信号的衰减几乎是按照指数衰减，电流迅速衰减并在0A附近振荡，并最终趋于0，因此，电流的采样时间可选用200μs。

本实施例中，浪涌信号发生器和耦合/去耦网络在相关标准中都有具体规定，应按照标准严格执行。在具体操作过程中，都有相应的仪器设备来完成其相应的功能，只需要将相关设备、线缆、端口按要求连接好即可。

在浪涌保护器件连接时，应注意其输入端和输出端连接是否正确，避免出现反接的情况。输入端是没有保护之前的端口，与浪涌信号发生器、耦合/去耦网络相连。输出端是保护之后的端口，与被保护设备相连。

浪涌保护器件中保护地PE与浪涌信号发生器的保护地PE、耦合/去耦网络的保护地PE相连，并都连接至大地。

浪涌保护器件输入端侧线缆与输出端侧线缆需要自然摆放，不要将其堆放、或捆扎在一起，以免造成相互之间的耦合。

在电源端口进行浪涌试验的过程中，可使用一个示波器的两个通道同时分别探测两个感应线圈感应的I₁和I₂，通过示波器动态监测整个浪涌泄放过程。通过调用示波器内的绝对值函数，从而获取I₁、I₂的对应的绝对值C₁、C₂，再通过调用示波器内的面积函数获取C₁、C₂在采样时间内的总和C₁(Area)、C₂(Area)，即能量。

浪涌泄放后，采用预先设置的衰减度Dec，即：

Dec = \frac{C_{2} (Area)}{C_{1} (Area)}

计算该浪涌保护器件的衰减度Dec，Dec越小，说明浪涌衰减得越多，对被保护设备的保护性能就越好，反之则差，一般，认为当Dec小于等于0.3时，认为该浪涌保护器件保护性能有效。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种浪涌保护器件保护性能测评方法，其特征在于，设置浪涌保护器件的衰减度Dec为：

该方法还包括：

根据设置的衰减度Dec，计算所述浪涌保护器件的衰减度Dec。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述浪涌保护器件的衰减度Dec之前，该方法还包括：调用示波器内的面积函数，获得所述C₁(Area)及C₂(Area)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在调用示波器内的面积函数之前，该方法进一步包括：

4.一种浪涌保护器件保护性能测评装置，其特征在于，该装置包括：检测模块及浪涌保护器件；其中，

浪涌保护器件，用于对被保护设备进行浪涌保护；

所述Dec为：

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括被保护设备，用于被浪涌保护器件进行浪涌保护；和/或，

浪涌信号发生器，用于产生浪涌信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

7.根据权利要求4、5或6所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：第一电流感应线圈、第二电流感应线圈、示波器、以及计算模块；其中，

第一电流感应线圈，用于感应浪涌保护器件前的浪涌电流；

第二电流感应线圈，用于感应浪涌保护器件后的浪涌电流；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，一个所述示波器的两个通道同时分别探测所述第一电流感应线圈与所述第二电流感应线圈感应的电流。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，耦合/去耦网络与浪涌信号发生器集成在一起。

10.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括检验设备，用于检验被保护设备是否正常。