CN103904627B - 一种能在线检测的信号避雷器 - Google Patents

Abstract

一种能在线检测的信号避雷器，包括信号浪涌保护器一、传输信号电路一、传输信号电路二、切换单元和切换装置控制端口、测试电源输入端口、传输信号输入端口、传输信号输出端口；传输信号输入端口、传输信号输出端口通过切换单元分别与传输信号电路一、传输信号电路二开关连接，信号浪涌保护器一串接在传输信号电路一上，切换装置控制端口与切换单元控制连接；测试电源输入端口与信号浪涌保护器一开关连接；组合型信号避雷器，包括至少两个上述的信号避雷器，总通讯端口，测试切换模块；测试切换模块包含微处理器单元、通讯单元、继电器驱动单元、电源单元；上述避雷器可在线检测，不中断信号传输，提高了检测效率并降低了维护人员工作强度。

Description

一种能在线检测的信号避雷器

所属技术领域

本发明涉及一种能在线检测的信号避雷器(也叫能在线检测的信号浪涌保护器)，属于避雷器技术领域。

背景技术

信号避雷器(也叫信号浪涌保护器)用于信号系统的防雷与过电压保护，串接于用户设备输入端，当传输线受到雷电感应产生过电压时，雷电流迅速通过信号避雷器的雷电支路泄放到大地，并将信号避雷器的输出电压箝位在设备的耐压范围内，从而确保设备的安全工作。

信号避雷器内多采用气体放电管、金属氧化物半导体非线性电阻、抑制二极管、雪崩二极管等元件作为防雷器件，在经过多次雷电流冲击后，尤其接近或超过防雷器件工作极限参数的雷电流冲击，可能会造成防雷器件的工作参数劣化、短路损坏或者断路损坏等情况；如果是短路损坏会被使用者及时发现，但是工作参数劣化或者断路损坏隐蔽性较强，不易被及时发现，将影响下次雷电流泄放能力，可能造成用户设备损坏。

现有的信号避雷器在检测前不得不拆装信号避雷器，装拆信号避雷器不仅会阻断信号的正常传输，检测时间长、检测效率低且维护人员工作强度大，还可能带来人为损坏隐患。

发明内容

本发明提供了一种能在线检测的信号避雷器，能不中断信号系统工作即可在线检测避雷器的功能是否正常。

一种能在线检测的信号避雷器，包括信号浪涌保护单元、传输信号电路、切换单元和切换装置控制端口、测试电源输入端口、传输信号输入端口、传输信号输出端口；传输信号电路包括传输信号电路一和传输信号电路二；传输信号输入端口、传输信号输出端口通过切换单元分别与传输信号电路一、传输信号电路二开关连接，所述信号浪涌保护单元包括信号浪涌保护器一；信号浪涌保护器一串接在传输信号电路一上，切换装置控制端口与切换单元控制连接；测试电源输入端口与信号浪涌保护器一开关连接。

上述的一种能在线检测的信号避雷器，所述切换单元主要包括串接在传输信号电路一上的传输信号电路一切换装置、串接在传输信号电路二上的传输信号电路二切换装置、串接在测试电源输入端口与信号浪涌保护器一之间的测试电源输入电路切换装置。

上述的一种能在线检测的信号避雷器，所述传输信号电路一切换装置包括切换装置一、切换装置二，传输信号电路二切换装置包括切换装置甲、切换装置乙，测试电源输入电路切换装置为切换装置三。

上述的一种能在线检测的信号避雷器，所述传输信号电路一切换装置、传输信号电路二切换装置，测试电源输入电路切换装置为继电器。

上述的一种能在线检测的信号避雷器，所述信号浪涌保护单元还包括信号浪涌保护器二，信号浪涌保护器二串接在传输信号电路二上。

上述的一种能在线检测的信号避雷器，所述信号浪涌保护器一和信号浪涌保护器二分别接地。

组合型信号避雷器，包括至少两个上述的信号避雷器，总通讯端口，测试切换模块；测试切换模块包含微处理器单元、通讯单元、继电器驱动单元、电源单元；总直流电源输入端口与电源单元供电连接，电源单元转换并与通讯单元、继电器驱动单元，微处理器单元供电连接；总通讯端口经过通讯单元与微处理器单元通讯连接；微处理器单元输出信号经继电器驱动单元分别与权利要求1所述的信号避雷器的切换装置控制端口连接。

本发明的有益效果

本发明提供的一种能在线检测的信号避雷器中，传输信号电路分成了传输信号电路一和传输信号电路二；控制信号输入电路与切换单元控制连接使得切换单元中的切换装置在控制信号的作用下切换传输信号电路一、传输信号电路二分别与传输信号输入端口、传输信号输出端口之间的连接、切换信号浪涌保护器与检测信号输入电路之间的连接，实现了信号避雷器的在线测试功能，可以配合手动或自动测试设备对信号避雷器进行在线检测，无需中断用户设备的工作，大大减少了装拆信号避雷器带来的人为损坏隐患，减少检测时间、提高检测效率并降低了维护人员工作强度。

上述的能在线检测的信号避雷器中的传输信号电路分成了传输信号电路一和传输信号电路二，一般情况下是传输信号电路一工作，传输信号电路二作为后备，需要测试时，从输入接口输入控制信号，控制切换单元交换传输信号电路一和传输信号电路二的工作状态，再启动串接在测试电源输入端口与信号浪涌保护器一之间的测试电源输入电路切换装置使串接在传输信号电路一上的信号浪涌保护器一与直流电源输入端口联通，再通过直流电源输入端口输入检测电源就可实现在线对信号浪涌保护器一的检测；如果传输信号电路二上串接有信号浪涌保护器二，对信号浪涌保护器一的检测方法也适用于对信号浪涌保护器二的检测。此装置适用于信号平衡传输和非平衡传输两种方式。

组合型信号避雷器除保留了单个能在线检测的信号避雷器的优点外，控制中心通过与总通讯端口联接的通讯线路，就能在线检测分布在同一地点的多个能在线检测的信号避雷器的状态，简化布线，进一步提高检测效率。

附图说明

图1：信号避雷器逻辑示意图；

图2：实施例1所述信号避雷器结构示意图

图3：组合型信号避雷器逻辑示意图；

图4：组合型信号避雷器微处理器单元软件流程示意图；

BH—信号浪涌保护单元，QH—切换单元，Line1—传输信号电路一，Line2—传输信号电路二，Line3—测试信号电路，A、 B —传输信号电路，G —接地端口，BH1—信号浪涌保护器一，BH2—信号浪涌保护器二，J1—切换装置控制端口一， J1-1—切换装置一，J1-2—切换装置二，J1-3—切换装置三；J2 —切换装置控制端口二，J2-1—切换装置甲，J2-2—切换装置乙；IN1—传输信号输入端口，OUT1—传输信号输出端口，IN2 —测试电源输入端口（测试电源包括三路，测试电源输入端口分为测试电源正极端口TA、测试电源负极端口TB、测试电源接地端口TG），IN3 —切换装置控制端口；D1 —电源单元（用于把输入的直流电源转换为5V和3.3V），M1—测试切换模块（包含CPU1、DEV1、G1、ZIN1、ZIN2、ZIN3）；ZIN1—总测试电源输入端口；ZIN2—总直流电源输入端口；ZIN3—总通讯端口；CPU1—微处理器单元；G1—通讯单元；SPD1—第一个能在线测试的信号避雷器，SPD2—第二个能在线测试的信号避雷器，SPDN—第N个能在线测试的信号避雷器（N为自然数）。

具体实施方式

实施例1：

实现信号避雷器在线检测，需要分四个执行步骤：第一步，为被检测的信号避雷器并接一路同类型信号避雷器，保障用户设备工作不间断；第二步，把被检测的信号避雷器从用户设备工作回路中切换出来；第三步，测试完成后如果被检测的信号避雷器不需更换，则把被检测的信号避雷器连接到用户设备工作回路；并取消第一步并接的同类型信号避雷器。

一种能在线检测的信号避雷器包括信号浪涌保护单元BH、传输信号电路A、B、切换单元QH和控制信号输入电路、检测电源输入电路；所述信号浪涌保护单元BH包括信号浪涌保护器一BH1和信号浪涌保护器二BH2；控制信号输入电路与切换单元QH控制连接；在信号输入端口IN1和信号输出端口OUT1之间，传输信号电路A、B分成传输信号电路一Line1和传输信号电路二Line2两路信号线，这两路信号线分别与切换单元QH开关连接，传输信号电路一Line1上串接有信号浪涌保护器一BH1，传输信号电路二Line2上串接有信号浪涌保护器二BH2；切换单元QH切换传输信号电路一Line1、传输信号电路二Line2与信号输入端口IN1和信号输出端口OUT1的连接，切换单元QH切换信号浪涌保护单元BH与测试电源输入端口IN2之间的连接。

上述信号浪涌保护器一BH1和信号浪涌保护器二BH2是两个电气参数相同或相近，在功能上可相互替代的信号浪涌保护器；

切换单元QH包括切换装置一J1-1、切换装置二J1-2、切换装置三J1-3；切换装置甲J2-1、切换装置乙J2-2；

控制信号输入电路包括切换装置控制端口一J1与切换装置一J1-1、切换装置二J1-2、切换装置三J1-3之间的控制连接电路、切换装置控制端口二J2与切换装置甲J2-1、切换装置乙J2-2之间的控制连接电路；

测试信号输入电路是指测试电源输入端口IN2 (包括指测试电源正极端口TA、指测试电源负极端口TB、指测试电源接地端口TG)与信号浪涌保护器一BH1和/或信号浪涌保护器二BH2开关连接的电路；

以上各部都安装在同一个外壳中，组合成一个信号避雷器。

信号避雷器在日常工作状态只有1组信号浪涌保护器即浪涌保护器一BH1工作，用户设备的工作信号经由信号输入端口IN1进入传输信号电路，经过切换装置一J1-1到信号浪涌保护器一BH1，再经过切换装置二J1-2到信号输出端口OUT1输出到用户设备；

需要在线检测信号避雷器时，先通过通讯端口IN3的切换装置控制端口二J2发出控制信号，控制切换装置甲J2-1和切换装置乙J2-2吸合，把信号浪涌保护单元BH2所在的传输信号电路二并接入用户设备工作回路，保障测试期间用户设备的正常工作，再向切换装置控制端口一J1发出控制信号控制切换装置一J1-1和切换装置二J1-2断开、切换装置三J1-3吸合，把信号浪涌保护器一BH1从用户设备工作回路中切换出来，连接到信号避雷器测试电源输入端口IN2，此时可以通过信号避雷器测试电源输入端口IN2输入测试电压，检测信号浪涌保护器BH1的性能。

测试完成后，依次撤销切换装置控制端口一J1、切换装置控制端口二J2的控制信号，恢复到信号避雷器日常工作状态，完成一次测试动作.。

实施例2：

本实施例基本结构同实施例1，不同点在于：传输信号电路二上没有串接信号浪涌保护器二BH2。

使用实施例2所述信号避雷器在线检测，需要分四个执行步骤：第一步，为被检测的信号避雷器并接一路传输信号电路二，保障用户设备工作不间断；第二步，把被检测的信号避雷器从用户设备工作回路中切换出来；第三步，测试完成后如果检测的信号避雷器不需更换，则把被检测的信号避雷器连接到用户设备工作回路；第四步，断开第一步并接的传输信号电路二。

实施例2所述信号避雷器的检测、检修一般选择环境条件较好的时间段。

实施例3：

本实施例基本结构同实施例1，不同点在于：信号浪涌保护器二BH2与检测信号输入电路Line3开关连接，所述开关连接是指切换装置串接在检测信号输入电路中，切换装置还与控制信号输入端口控制连接。

实施例3所述信号避雷器可在线检测信号浪涌保护器一BH1和信号浪涌保护器二BH2。

实施例3所述信号避雷器的检测、检修一般不受外界环境的影响，即使雷鸣电闪的外部环境中，也可在线检测远程调整浪涌保护器一BH1和信号浪涌保护器二BH2的工作状态。

实施例4：

组合型信号避雷器，包含N（N为大于1的自然数）个实施例1，2或3所述的能在线检测的信号避雷器(SPD1、SPD2、…..SPDN)，总通讯端口ZIN3，测试切换模块M1，测试切换模块M1包含微处理器单元CPU1、通讯单元G1、继电器驱动单元DEV1、电源单元D1；直流电源从总直流电源输入端口ZIN2输入，由电源单元(D1)转换为5V和3.3V电压，5V电压供给通讯单元G1、继电器驱动单元DEV1，3.3V电压供给微处理器单元CPU1；总通讯端口ZIN3经过通讯单元G1与微处理器单元CPU1通讯连接；微处理器单元CPU1输出信号控制继电器驱动单元DEV1分别与N（N为大于1的自然数）个实施例1，2或3所述的能在线检测的信号避雷器 (SPD1、SPD2、…..SPDN)的切换装置控制端口IN3连接。

组合型信号避雷器包括的能在线检测的信号避雷器的数量至少为两个。

使用实施例4所述组合型信号避雷器测试时，切换命令从总通讯端口ZIN3输入，经过通讯单元G1到微处理器单元CPU1，由微处理器单元CPU1转换后输出到继电器驱动单元DEV1，再经继电器驱动单元DEV1到需检测的信号避雷器(SPD1、SPD2、SPDN)之一的IN3，控制需检测的信号避雷器端口IN2连接到测试信号输入端口ZIN1。

每路信号避雷器的测试方法如具体实施方式1所述，需要检测避雷器时，直流电源从总直流电源输入端口ZIN2输入，由电源单元D1转换为3.3V和5V供给微处理器单元CPU1和继电器驱动单元DEV1使用，微处理器单元CPU1加电启动后，通过总通讯端口ZIN3输出组合型信号避雷器的型号和设备编号，然后等待总通讯端口ZIN3的控制信号，收到控制信号后通过继电器驱动单元DEV1，依指令控制每个信号避雷器(SPD1、SPD2…、SPDN)，使每个信号避雷器的测试电源输入端口IN2 连接到总测试电源输入端口ZIN1，完成信号避雷器的测试动作。

测试电源输入端口IN2 (具体为测试电源正极端口TA、测试电源负极端口TB、测试电源接地端口TG三个端口)，有3种输入方式： 测试电源正极端口TA对测试电源负极端口TB施加测试电压，测试BH1的A与B端的线间保护电压 ，测试电源正极端口TA和测试电源接地端口TG施加测试电压，测试BH1的A与G端的线间保护电压 ，测试电源负极端口TB和测试电源接地端口TG施加测试电压，测试信号浪涌保护器一BH1的B与G端的线间保护电压。

上述切换单元中的切换装置一J1-1、切换装置二J1-2、切换装置甲J2-1、切换装置乙J2-2最好选用相同的切换装置，以不影响传输信号为宜；切换装置三J1-3的选用应能适用测试电源的输入。

上述实施例所述切换装置最好选用继电器。

上述的信号避雷器中的信号浪涌保护器包含气体放电管、瞬态抑制二极管、退耦电阻、整流二极管等器件，和常见的信号避雷器结构相近，切换单元使用多只继电器作为切换元件。

上述实施例中的切换装置控制端口IN3包括切换装置控制端口一J1和切换装置控制端口二J2。

实施例5：

本实施例基本结构包含上述4个实施实例，信号避雷器的测试电源输入端口IN2和切换装置控制端口IN3通过连接电缆，连接到防雷设备智能监测终端(专利号：201320027664.8)，可以实现自动检测信号避雷器的功能。

组合型信号避雷器的总测试电源输入端口ZIN1、总直流电源输入端口ZIN2、总通讯端口ZIN3通过连接电缆，连接到防雷设备智能监测终端(专利号：201320027664.8)，可以实现自动检测信号避雷器的功能。

上述实施例中所述传输信号电路A、B分成传输信号电路一Line1和传输信号电路二Line2两路信号线是指在一种能在线检测的信号避雷器中，有两路传输信号电路（即传输信号电路一Line1和传输信号电路二Line2），来自切换装置控制端口IN3的控制信号使切换单元的切换装置开关变化，而使两路传输信号电路的工作状况发生变化（即由平时的传输信号电路一Line1工作状态和传输信号电路二Line2备用状态，变成检测时的传输信号电路一Line1备用状态和传输信号电路二Line2工作状态）。

传输信号电路一Line1和传输信号电路二Line2仍是传输信号电路A、B，本发明中为了方便表述，将在一种能在线检测的信号避雷器中的传输信号电路A、B分成了传输信号电路一Line1和传输信号电路二Line2。

上述的传输信号电路一Line1和传输信号电路二Line2，主要是为了方便表述，实际上切换装置在控制信号的作用下，目的是将信号浪涌保护器一BH1和信号浪涌保护器二BH2从传输信号电路A、B中切换出来或连接到传输信号电路A、B。

上述的切换装置控制端口与切换单元控制连接是指：切换装置控制端口与切换单元中的切换装置中的控制电路连接；测试电源输入端口与信号浪涌保护器一开关连接是指切换装置作为电路开关存在于测试电源输入端口与信号浪涌保护器一之间。

上述的切换装置控制端口与切换单元控制连接是指：切换装置控制端口与切换单元中的切换装置中的控制电路连接；测试电源输入端口与信号浪涌保护器一开关连接是指切换装置作为电路开关存在于测试电源输入端口与信号浪涌保护器一之间；两条信号线分别与切换单元QH开关连接是指：切换装置以电路开关的形式分别串接在两条信号线，控制信号输入电路与切换单元QH控制连接是指：控制信号输入电路与切换装置的控制系统连接。

Claims (6)

1.一种能在线检测的信号避雷器，特征在于：包括信号浪涌保护单元（BH）、传输信号电路（A、B）、切换单元（QH）和切换装置控制端口(IN3)、测试电源输入端口(IN2)、传输信号输入端口(IN1)、传输信号输出端口(OUT1)；传输信号电路（A、B）包括传输信号电路一（Line1）和传输信号电路二（Line2）；切换单元（QH）切换传输信号电路一（Line1）、传输信号电路二（Line2）与传输信号输入端口(IN1)和传输信号输出端口(OUT1)的连接；所述信号浪涌保护单元（BH）包括信号浪涌保护器一（BH1）；信号浪涌保护器一（BH1）串接在传输信号电路一（Line1）上，切换装置控制端口(IN3)与切换单元（QH）控制连接；测试电源输入端口(IN2)与信号浪涌保护器一（BH1）开关连接;

切换单元（QH）主要包括串接在传输信号电路一（Line1）上的传输信号电路一切换装置、串接在传输信号电路二（Line2）上的传输信号电路二切换装置、串接在测试电源输入端口(IN2) 与信号浪涌保护器一（BH1）之间的测试电源输入电路切换装置。

2.根据权利要求1所述的一种能在线检测的信号避雷器，特征在于：所述传输信号电路一切换装置包括切换装置一（J1-1）、切换装置二（J1-2），传输信号电路二切换装置包括切换装置甲（J2-1）、切换装置乙（J2-2），测试电源输入电路切换装置为切换装置三（J1-3）。

3.根据权利要求2所述的一种能在线检测的信号避雷器，特征在于：所述传输信号电路一切换装置、传输信号电路二切换装置、测试电源输入电路切换装置为继电器。

4.根据权利要求1所述的一种能在线检测的信号避雷器，特征在于：所述信号浪涌保护单元（BH）还包括信号浪涌保护器二（BH2），信号浪涌保护器二（BH2）串接在传输信号电路二（Line2）上。

5.根据权利要求4所述的一种能在线检测的信号避雷器，特征在于：信号浪涌保护器一（BH1）和信号浪涌保护器二（BH2）分别接地。

6.组合型信号避雷器，特征在于：包括至少2个权利要求1所述的信号避雷器 (SPD1、SPD2、…..SPDN)，总通讯端口（ZIN3），测试切换模块(M1)；测试切换模块(M1)包含微处理器单元(CPU1)、通讯单元(G1)、继电器驱动单元(DEV1)、电源单元(D1)；总直流电源输入端口（ZIN2）为电源单元(D1)供电，电源单元(D1)转换并为通讯单元(G1)、继电器驱动单元(DEV1)、微处理器单元(CPU1)供电；总通讯端口(ZIN3)经过通讯单元(G1)与微处理器单元(CPU1)通讯连接；微处理器单元(CPU1)输出信号控制继电器驱动单元(DEV1)分别与权利要求1所述的信号避雷器 (SPD1、SPD2、…..SPDN)的切换装置控制端口（IN3）连接；

所述切换装置控制端口（IN3）包括切换装置控制端口一（J1）和切换装置控制端口二（J2）；

测试电源输入端口(IN2)通过总线与测试切换模块(M1)的总测试电源输入端口（ZIN1）连接，测试切换模块(M1)的总通讯端口（ZIN3）收到控制信号后通过继电器驱动单元（DEV1），依指令通过每个信号避雷器(SPD1、SPD2...、SPDN)的切换装置控制端口（IN3 ）中的切换装置控制端口一（J1）和切换装置控制端口二（J2）, 使信号避雷器内部信号浪涌保护器一（BH1）通过测试电源输入端口 （IN2 ）连到总测试电源输入端口（ ZIN1） 接通测试回路, 完成信号避雷器的测试动作。