CN104280631B - Spd在线智能监测装置及spd在线智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SPD在线智能监测装置以及包括该装置的SPD在线智能监测系统，该SPD在线智能监测装置包括AD采集模块，遥信采集模块，空气开关状态采集模块，MCU模块；通过AD采集模块采集各相SPD的电压值、漏电电流值并转化为相应的数字信号，通过空气开关状态采集模块采集空气开关的打开或闭合状态，通过遥信采集模块采集遥信状态信号，将采集到的各种信号输入值MCU模块进行计算处理，可以快速且准确地得出SPD的劣化程度及该SPD在线智能监测装置的工作状态，利于用户及时对劣化的SPD进行更换维修处理，防止因雷击或浪涌冲击造成的器件损坏或安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及SPD(Surge protection Device，浪涌保护器)领域，尤其涉及一种SPD在线智能监测装置及SPD在线智能监测系统。
背景技术
目前，在电子设备中，为了防止雷击或电涌冲击，一般需要在火线与零线之间连接SPD进行浪涌保护，当电子设备正常工作时，SPD表现为高阻抗，但一旦遭受雷电瞬时过电压或浪涌瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过，并将该浪涌电流经地线卸放至大地，从而防止电子设备遭受雷击或浪涌冲击而损坏。
但SPD随着保护的动作次数增加，其劣化程度也将慢慢增加，甚至可能在保护过程中而损坏，从而，SPD的现场在线监测显得极其重要，急需实时地了解现场各SPD的状态，以便将已损坏或已劣化的SPD及时更换，以使得在此遭受雷击或浪涌冲击时，对电子设备进行保护。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种SPD在线智能监测装置用于实时监测SPD的工作状态及劣化程度。
为实现上述目的，本发明提供一种SPD在线智能监测装置，用于监测交流电路中各相SPD状态，所述SPD在线智能监测装置包括：AD采集模块，用于采集各相SPD的电压信号及各相SPD的漏电电流信号、并将采集到的电压值及漏电电流值转化成相应的数字信号传递至MCU模块；遥信采集模块，用于采集所述SPD在线智能监测装置的正常或故障状态；MCU模块，用于接收AD采集模块传递的数字信号以及遥信采集模块的状态信号，并对该数字信号及状态信号进行数据分析处理。
优选地，所述SPD包括压敏电阻以及气体放电管，所述压敏电阻的一端与零线连接，另一端经空气开关与对应的火线连接，所述气体放电管的一端与零线连接，另一端与地线连接。
优选地，所述SPD在线智能监测装置还包括空气开关状态采集模块，所述空气开关为多路联动开关，所述空气开关并接在所述压敏电阻与所述火线之间，所述空气开关采集模块的采集端连接在任一路所述空气开关与压敏电阻之间，并将采集到的空气开关的状态传递至MCU模块。
优选地，所述遥信采集模块包括继电器单元，所述继电器单元的固定触点作为所述遥信采集模块的输入端与所述空气开关状态采集模块的采集端连接，所述继电器单元的常闭触点作为所述遥信采集模块的输出端与所述MCU模块的输入端连接，所述继电器单元的常开触点空置。
优选地，所述AD采集模块包括用于采集各SPD的电压信号的电压传感器及AD转换单元，所述电压传感器包括数个输入端，数个输出端，所述电压传感器的输入端分别与对应的火线连接，所述电压传感器的输出端与AD转换单元的输入端连接。
优选地，所述AD采集模块还包括数个用于检测各SPD的漏电电流信号的漏电电流传感器，所述漏电电流传感器穿过所述压敏电阻与所述零线之间的连接线，所述漏电电流传感器的输出端与所述AD转换单元的输入端连接；所述AD转换单元的输出端与所述MCU模块的输入端连接。
优选地，所述SPD在线智能监测装置还包括用于根据MCU模块的分析处理结果、显示SPD的劣化程度的显示模块，所述显示模块的输入端与所述MCU模块的输出端连接。
优选地，所述显示模块包括第一LED灯、第二LED灯、第三LED灯、第四LED灯，所述第一LED灯用于指示所述SPD劣化0-30％，所述第二LED灯用于指示所述SPD劣化30-70％，所述第三LED灯用于指示所述SPD劣化70-100％，第四LED灯用于指示所述SPD完全损坏。
优选地，所述SPD在线智能监测装置还包括用于为所述MCU模块以及显示模块提供所需对应电源信号的电源模块，所述电源模块的输出端与所述MCU模块以及显示模块的电源端连接。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种SPD在线智能监测系统，该SPD在线智能监测系统包括远程监测模块、通讯模块以及SPD在线智能监测装置，所述通讯模块连接在MCU模块与所述远程监测模块之间，用于实现SPD在线智能监测装置与远程监测模块通讯，该SPD在线智能监测装置用于监测交流电路中各相SPD状态，该SPD在线智能监测装置包括：AD采集模块，用于采集各相SPD的电压信号及各相SPD的漏电电流信号、并将采集到的电压值及漏电电流值转化成相应的数字信号传递至MCU模块；遥信采集模块，用于采集所述SPD在线智能监测装置的正常或故障状态；MCU模块，用于接收AD采集模块传递的数字信号以及遥信采集模块的状态信号，并对该数字信号及状态信号进行数据分析处理。
本发明所提供的一种SPD在线智能监测装置，通过AD采集模块采集各相SPD的电压值、漏电电流值并转化为相应的数字信号，通过空气开关状态采集模块采集空气开关的打开或闭合状态，通过遥信采集模块采集遥信状态信号，将采集到的各种信号输入值MCU模块进行计算处理，可以快速且准确地得出SPD的劣化程度及该SPD在线智能监测装置的工作状态，利于用户及时对劣化的SPD进行更换维修处理，防止因雷击或浪涌冲击造成的器件损坏或安全事故。
本发明所提供的一种SPD在线智能监测系统，在包含上述SPD在线智能监测装置的基础上，将MCU模块得出的结果通过通讯模块传输至远程监控模块，可以将现场的SPD状态方便快捷地传输至远程监控模块端，使用户不用身处现场，也能够快速地了解现场SPD的状态。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的功能模块示意图；
图2为本发明较佳实施例的电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种SPD在线智能监测装置。
在本发明实施例中，参照图1及图2，该SPD在线智能监测装置用于监测交流电路中各相SPD状态，其包括：AD采集模块100，遥信采集模块200，空气开关状态采集模块400，MCU模块300，显示模块500，AD采集模块100用于采集各相SPD的电压信号及各相SPD的漏电电流信号、并将采集到的电压值及漏电电流值转化成相应的数字信号传递至MCU模块300；遥信采集模块200用于采集SPD在线智能监测装置的正常或故障状态并传递至MCU模块300；开关状态采集模块400用于采集空气开关K的闭合与断开状态并传递至MCU模块300；MCU模块300用于接收AD采集模块100传递的数字信号以及遥信采集模块200的状态信号、遥信采集模块200传递的SPD在线智能监测装置的正常或故障状态、以及开关状态采集模块400传递的空气开关K的闭合或断开状态，并对上述信号进行数据分析处理，可以智能的得出各相SPD的故障及老化状态，并将分析结果反映至显示模块以进行警示，从而可以方便地知道各个SPD的现场状态，有利于对已经劣化或损坏的SPD及时进行更换，减少由于雷击或浪涌造成的经济损失。
进一步地，参照图2，以三相五线制的交流电为例进行说明，三相火线分别为L1、L2、L3，SPD包括压敏电阻MOV1、MOV2、MOV3以及气体放电管GDT；压敏电阻MOV1的一端与零线N连接，另一端经空气开关K与火线L1连接；压敏电阻MOV2的一端与零线N连接，另一端经空气开关K与火线L2连接；压敏电阻MOV3的一端与零线N连接，另一端经空气开关K与火线L3连接；气体放电管GDT的一端与零线N连接，另一端与地线PE连接。
将SPD的压敏电阻MOV1、MOV2、MOV3分别并接在火线L1、L2、L3与零线N之间，当遭受雷击或浪涌电流时，可将该瞬时的大电流通过SPD卸放至大地中，从而对电路中其他器件进行保护，防止因雷击或浪涌损毁。
进一步地，所述SPD在线智能监测装置还包括空气开关状态采集模块400，具体地，空气开关K为多路联动开关，在本实施例中，空气开关K优选为三路联动开关，将该空气开关K并接在压敏电阻MOV1、MOV2、MOV3与火线L1、L2、L3之间，即空气开关K的第一路连接在压敏电阻MOV1与火线L1之间，第二路连接在压敏电阻MOV2与火线L2之间，第三路连接在压敏电阻MOV3与火线L3之间；所述空气开关采集模块400的采集端连接在任一路所述空气开关K与压敏电阻MOV1、MOV2、MOV3之间，即可以将空气开关状态采集模块400的采集端连接在空气开关K与压敏电阻MOV1之间或者空气开关K与压敏电阻MOV2之间或者空气开关K与压敏电阻MOV3之间；由于空气开关K为三路联动开关，即当空气开关K闭合时，此时火线L1、L2、L3与零线N之间形成回路，任一路火线与零线N之间均为高电平，从而空气开关状态采集模块400的采集端将采集到220V的电压信号，经降压处理后，传递至MCU模块300，此时MCU模块300将收到高电平信号，即MCU模块300记录该空气开关K为闭合状态；当空气开关K打开时，此时，火线L1、L2、L3与零线N之间将断开，由于空气开关状态采集模块400的采集端连接在零线N侧，此时任一路零线N侧均为低电平，从而将采集到低电平信号，此时MCU模块300收到为低电平信号，即MCU模块300记录该空气开关K为断开状态。
进一步地，所述遥信采集模块200包括继电器单元，继电器单元的固定触点a作为所述遥信模块200的输入端与所述空气开关状态采集模块400的采集端连接，所述继电器单元的常闭触点b作为所述遥信模块200的输出端与所述MCU模块300的输入端I/O8连接，所述继电器单元的常开触点c空置。
当空气开关K闭合时，此时继电器单元的开关打在常闭触点b上，理论上，遥信采集模块200输出高电平信号，且此时，空气开关状态采集模块400输出的也为高电平信号；当空气开关K断开时，此时，继电器单元的开关将打在常开触点c上，理论上，遥信采集模块200输出低电平信号，且此时，空气开关状态采集模块400输出的也为低电平信号；上述两种状况说明SPD在线智能监测装置是正常运行的。但若空气开关K闭合时，空气开关状态采集模块400输出为高电平，而遥信采集模块200输出低电平信号时，说明此时SPD在线智能监测装置是运行在故障状态或者电路中的SPD已损坏，通过遥信采集模块200的输出状态与空气开关状态采集模块400的输出状态可以快速地判断SPD在线智能监测装置是处于正常还是处于故障状态，有利于用户精准地判断并能提醒用户进行检修，防止安全事故的发生。
进一步地，所述AD采集模块100包括用于采集各SPD的电压信号的电压传感器120及AD转换单元130，所述电压传感器120包括数个输入端，数个输出端，所述电压传感器120的输入端分别与对应的火线连接，所述电压传感器120的输出端与AD转换单元130的输入端连接。
空气开关K闭合时，火线L1、L2、L3与零线N之间形成回路，此时，每一相火线上的电压均为220V，电压传感器120用来采集各相火线上的电压，并按照一定比例降压处理后，变成0-5V的电压信号，传递至AD转换单元130，转换成数字信号后传递至MCU模块300，MCU模块300进行分析处理，若与某一路火线连接的SPD损坏或故障，则该路的电压将不处于正常的标准范围内，此时传递至MCU模块300的数字信号也将异常，通过各相火线电压信号的采集并分析后，可以快速地了解故障的具体位置，方便用户及时进行维修更换。
进一步地，所述AD采集模块100还包括数个用于检测各SPD的漏电电流信号的漏电电流传感器110，所述漏电电流传感器110穿过所述压敏电阻MOV1、MOV2、MOV3与所述零线N之间的连接线，所述漏电电流传感器110的输出端与所述AD转换单元130的输入端连接；所述AD转换单元130的输出端与所述MCU模块300的输入端连接。
空气开关K闭合时，火线L1、L2、L3与零线N之间形成回路，由于SPD出现故障或劣化时，则容易产生漏电电流，漏电电流过大时，容易引起安全事故，因此，需及时更换故障状态或劣化状态的SPD。通过对每一相回路中的漏电电流的采集，通过MCU模块300的计算分析，根据电流异常发生的位置，可以快速且准确地找出SPD故障的位置所在。
具体地，漏电电流传感器110优选量程范围为0-10mA，分辨率为1uA，绝缘10KV以上，防雷等级高(50KA以上)或者防浪涌冲击能力强的漏电电流传感器；并且输出信号在0-5V范围内，抗干扰能力强。
进一步地，所述SPD在线智能监测装置还包括用于根据MCU模块300的分析处理结果、显示SPD的劣化程度的显示模块500，所述显示模块500的输入端与所述MCU模块300的输出端连接。
为了直观地展示SPD的劣化程度，MCU模块300将采集到的SPD的电压信号、漏电电流信号、空气开关状态信号、遥信状态信号进行计算、分析处理，可以得出SPD的劣化程度，将该处理得出的结果输出至显示模块进行显示，从而，用户可以直观地了解目前SPD是处于正常或劣化(劣化程度能直观显示)或损坏状态。
进一步地，所述显示模块500包括第一LED灯LED1、第二LED灯LED2、第三LED灯LED3、第四LED灯LED4，所述第一LED灯LED1用于指示所述SPD劣化0-30％，所述第二LED灯LED2用于指示所述SPD劣化30-70％，所述第三LED灯LED3用于指示所述SPD劣化70-100％，第四LED灯LED4用于指示所述SPD完全损坏。
MCU模块将计算得出的SPD的劣化程度百分比化，并将劣化程度的百分比例与LED灯对应，本实施例中将劣化程度分为4个等级区域，对应用4个LED灯进行显示；当SPD劣化0-30％(不包括30％)，第一LED灯LED1亮；当SPD劣化30-70％(不包括70％)，第二LED灯LED2亮；当SPD劣化70-100％(不包括100％)，第三LED灯LED3亮；当SPD完全损坏，则第四LED灯LED4亮，并且此时，不管空气开关处于断开或闭合状态，遥信模块的输出信号为低电平。
进一步地，所述SPD在线智能监测装置还包括用于为所述MCU模块300以及显示模块500提供所需对应电源信号的电源模块600，所述电源模块600的输出端与所述MCU模块300以及显示模块500的电源端连接。
由电源模块600为各个模块提供正常工作的电源信号，该电源模块600可以输入24V直流信号或220V交流信号，并且该电源模块600能够抵抗1.2/506KV浪涌冲击，使得SPD在遭受50KA雷击或浪涌冲击时，电源模块600仍能正常工作，不影响其他模块的正常工作。
本发明还提供一种SPD在线智能监测系统，该SPD在线智能监测系统包括SPD在线智能监测装置、远程监测模块800以及通讯模块700，通讯模块700连接在MCU模块300与所述远程监测模块800之间，用于实现SPD在线智能监测装置与远程监测模块800通讯。具体的，通讯模块700可采用RS485或者无线模块实现通讯。该SPD在线智能监测装置的结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例的描述，在此不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种浪涌保护器SPD在线智能监测装置，用于监测交流电路中各相SPD状态，其特征在于，所述SPD包括压敏电阻以及气体放电管，所述压敏电阻的一端与零线连接，另一端经空气开关与对应的火线连接，所述气体放电管的一端与零线连接，另一端与地线连接，所述空气开关为多路联动开关；所述SPD在线智能监测装置包括：
AD采集模块，用于采集各相SPD的电压信号及各相SPD的漏电电流信号、并将采集到的电压值及漏电电流值转化成相应的数字信号传递至MCU模块；
遥信采集模块，用于采集所述SPD在线智能监测装置的正常或故障状态；
空气开关状态采集模块，所述空气开关状态采集模块的采集端连接在任一路所述空气开关与压敏电阻之间，并将采集到的空气开关的状态传递至MCU模块；
MCU模块，用于接收AD采集模块传递的数字信号、遥信采集模块的状态信号以及空气开关状态采集模块的空气开关的状态信号，并对该数字信号及状态信号进行数据分析处理，以确定SPD在线智能监测装置的工作状态。
2.如权利要求1所述的SPD在线智能监测装置，其特征在于，所述遥信采集模块包括继电器单元，所述继电器单元的固定触点作为所述遥信采集模块的输入端与所述空气开关状态采集模块的采集端连接，所述继电器单元的常闭触点作为所述遥信采集模块的输出端与所述MCU模块的输入端连接，所述继电器单元的常开触点空置。
3.如权利要求1所述的SPD在线智能监测装置，其特征在于，所述AD采集模块包括用于采集各SPD的电压信号的电压传感器及AD转换单元，所述电压传感器包括数个输入端，数个输出端，所述电压传感器的输入端分别与对应的火线连接，所述电压传感器的输出端与AD转换单元的输入端连接。
4.如权利要求3所述的SPD在线智能监测装置，其特征在于，所述AD采集模块还包括数个用于检测各SPD的漏电电流信号的漏电电流传感器，所述漏电电流传感器穿过所述压敏电阻与所述零线之间的连接线，所述漏电电流传感器的输出端与所述AD转换单元的输入端连接；所述AD转换单元的输出端与所述MCU模块的输入端连接。
5.如权利要求1所述的SPD在线智能监测装置，其特征在于，所述SPD在线智能监测装置还包括用于根据MCU模块的分析处理结果、显示SPD的劣化程度的显示模块，所述显示模块的输入端与所述MCU模块的输出端连接。
6.如权利要求5所述的SPD在线智能监测装置，其特征在于，所述显示模块包括第一LED灯、第二LED灯、第三LED灯、第四LED灯，所述第一LED灯用于指示所述SPD劣化0-30％，所述第二LED灯用于指示所述SPD劣化30-70％，所述第三LED灯用于指示所述SPD劣化70-100％，第四LED灯用于指示所述SPD完全损坏。
7.如权利要求1所述的SPD在线智能监测装置，其特征在于，所述SPD在线智能监测装置还包括用于为所述MCU模块以及显示模块提供所需对应电源信号的电源模块，所述电源模块的输出端与所述MCU模块以及显示模块的电源端连接。
8.一种SPD在线智能监测系统，其特征在于，包括远程监测模块、通讯模块以及权利要求1至7中任一项所述的SPD在线智能监测装置，所述通讯模块连接在MCU模块与所述远程监测模块之间，用于实现SPD在线智能监测装置与远程监测模块通讯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Longgang District Buji street Shenzhen city Guangdong province 518000 Gan Keng community Gan Li Science Park Road No. 7 6 Gan Li Xia Wei Industrial Zone No. 4 Building 401A Applicant after: SHENZHEN KOVITEST TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518000, Guangdong, Nanshan District, Taoyuan Shenzhen street, 1213 cents Xian Road, the crown Honghua District, 2 South District, 4, 4 floor Applicant before: SHENZHEN CHINA STAR OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHENZHEN KOVI TEST ELECTRONICS TESTING COMPANY LIMITED TO: SHENZHEN KOVITEST TECHNOLOGY INCORPORATED CO., LTD. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20180516 Address after: 518000 Nanshan District, Shenzhen, Guangdong, Guangdong Province, Nanshan District high street community, Shahe road 1819, Shenzhen Bay science and Technology Park 7 B block east area 506B Patentee after: Shenzhen Kewei Tess Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 Shenzhen, Guangdong province Longgang District Buji street, Gan Keng community Gan Li Technology Park 7 Gan Li 6 Road No. 4 Industrial Park, 401A Patentee before: SHENZHEN KOVITEST TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151014 |