CN105353234A - 一种spd在线监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SPD在线监测预警装置，包括：动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块、温度采集模块和处理模块；处理模块分别与动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块连接。本发明提供的SPD在线监测预警装置，分别通过动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块采集SPD动作次数总数、SPD涌入电流、SPD加载电压、SPD漏电流以及表面温度，从而对SPD各项参数进行全面采集，为SPD状态预判奠定基础。本发明根据涌入电流感应模块和电压传感器采集的电流值电压值计算SPD实际阻抗，并通过实际阻抗与预设的阻抗阈值进行对比，然后结合对比结果和SPD漏电流预判SPD电性能。

Description

一种SPD在线监测预警装置

技术领域

本发明涉及雷电防护技术领域，尤其涉及一种SPD在线监测预警装置。

背景技术

随着微电子电子技术的高速发展，以大规模集成电路为核心的通讯、测量、计算机网络等微电子系统已经广泛运用于现代工业、农业、国防、科教以及人们生活的各个领域。近年来，雷电导致的系统瘫痪以及设备损坏比比皆是，造成不计其数的人力、物力的损失。因此雷电灾害及防雷技术已得到社会各界的广泛关注。

浪涌保护器(SPD,SurgeProtectiveDevice)能够在最短的时间内把因雷击产生的大量脉冲能量泻放入地，使电子设备免受雷电电磁脉冲的危害，已经得到广泛应用，而同时在线SPD的数量越来越多。SPD在长期使用中，压敏电阻等元件由于承受各种应力的作用(电的、热的、机械的作用或其联合作用)，会发生各种损坏或性能的劣化、老化，如压敏电阻的短路、开路损坏、压敏电压的下降或漏电流的上升等，将导致温度升高，引起压敏电阻老化至失效，从而导致漏电流增大且防护功能的失效，严重时可发生器件爆炸、起火，从而引发事故、造成损失。因此，及时地检测出损坏或性能降低的SPD，对避免事故的发生、减少损失具有非常重要的意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种SPD在线监测预警装置。

本发明提出的一种SPD在线监测预警装置，包括：动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块、温度采集模块和处理模块；

动作统计模块用于采集雷电天气SPD动作次数以及每次动作持续时间；

涌入电流感应模块用于实时检测涌入SPD的电流值Ii，电压传感器用于实时检测SPD电压值Ui；漏电流感应模块用于采集SPD漏电流I0；温度采集模块用于实时采集SPD表面温度；

处理模块分别与动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块连接；处理模块根据动作统计模块采集的动作时间，分别调取涌入电流感应模块和电压传感器对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii和电压值Ui，并根据电流值Ii或电压值Ui获取对应的阻抗预判值R0，然后结合对应雷电发生时刻的电流值Ii、阻抗预判值R0、电压值Ui以及漏电流感应模块采集的SPD漏电流值I0判断SPD电性能可靠性；处理模块根据温度采集模块采集到的温度值判断SPD温度可靠性；处理模块内预设有SPD安装时间，并对SPD使用时间进行统计，然后根据统计结果对SPD进行老化程度预判；最后，处理模块根据SPD电性能可靠性、温度可靠性和老化程度预判结果综合评估SPD劣化参数Q。

优选地，处理模块中预设有多个映射对，每一个映射对包括一个电流值或电压值以及一个与电流值或电压值对应的阻抗预判值，处理模块接收涌入电流感应模块或电压传感器对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii或电压值Ui后，直接从映射对中调取对应的阻抗预判值R0。

优选地，处理模块根据对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii和电压值Ui计算阻抗值Ri，并计算阻抗值Ri与阻抗预判值R0之间的阻抗差值ΔR，然后根据阻抗差值ΔR和SPD漏电流I0判断SPD电性能可靠性。

优选地，SPD电性能可靠性与阻抗差值ΔR成反比，与SPD漏电流I0成反比。

优选地，SPD电性能可靠性的计算模型如下：

K为SPD老化参数，其与SPD使用时间和动作次数成正比。

优选地，温度采集模块包括多个安装在SPD表面不同位置的温度传感器，且温度采集模块以多个温度传感器采集的温度值中的最大值座位SPD表面温度。

优选地，还包括存储模块，存储模块与处理模块连接，用于存储处理模块判断结果，并存储动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块的传感数据。

优选地，还包括报警模块，其与处理模块连接，并根据处理模块判断结果进行报警。

优选地，还包括远程通信模块，远程通信模块与处理模块连接，用于将处理模块的判断结果发送到指定终端。

本发明提供的SPD在线监测预警装置，分别通过动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块采集SPD动作次数总数、SPD涌入电流、SPD加载电压、SPD漏电流以及表面温度，从而对SPD各项参数进行全面采集，为SPD状态预判奠定基础。本发明根据涌入电流感应模块和电压传感器采集的电流值电压值计算SPD实际阻抗，并通过实际阻抗与预设的阻抗阈值进行对比，然后结合对比结果和SPD漏电流预判SPD电性能，有利于提高对SPD电性能预判的精确性，避免采集的参数过于简陋导致的误差。

本发明结合SPD工作时间及动作次数进行老化程度评估，充分考虑了SPD随着时间的自然磨损，有利于提高预判准确性，避免忽视异常SPD的情况，有利于提高防雷系统的安全可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种SPD在线监测预警装置结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种SPD在线监测预警装置，包括：动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块、温度采集模块、处理模块、存储模块、报警模块和远程通信模块。

动作统计模块用于采集雷电天气SPD(SurgeprotectionDevice，电涌保护器)动作次数以及每次动作持续时间。SPD在雷电发生时，可将窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。SPD随着使用时间的增加与动作次数的增加会造成磨损，从而影响其防雷性能。

本实施方式中，温度采集模块包括多个安装在SPD表面不同位置的温度传感器，且温度采集模块以多个温度传感器采集的温度值中的最大值座位SPD表面温度。如此，可避免由于温度采集位置不全面带来的误差。

涌入电流感应模块用于实时检测涌入SPD的电流值Ii，电压传感器用于实时检测SPD电压值Ui。漏电流感应模块用于采集SPD漏电流I0，温度采集模块用于实时采集SPD表面温度。SPD漏电流I0和SPD表面温度均可作为考察SPD可靠性的标准，其与SPD的老化劣化程度直接相关。

处理模块分别与动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块连接。处理模块根据动作统计模块采集的动作时间，分别调取涌入电流感应模块和电压传感器对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii和电压值Ui，并根据电流值Ii或电压值Ui获取对应的阻抗预判值R0，然后结合对应雷电发生时刻的电流值Ii、阻抗预判值R0、电压值Ui以及漏电流感应模块采集的SPD漏电流值I0判断SPD电性能可靠性。

具体地，处理模块中预设有多个映射对，每一个映射对包括一个电流值或电压值以及一个与电流值或电压值对应的阻抗预判值，处理模块接收涌入电流感应模块或电压传感器对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii或电压值Ui后，直接从映射对中调取对应的阻抗预判值R0；并根据对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii和电压值Ui计算阻抗值Ri，然后计算阻抗值Ri与阻抗预判值R0之间的阻抗差值ΔR，然后根据阻抗差值ΔR和SPD漏电流I0判断SPD电性能可靠性。本实施方式中，采用一个阻抗预判值对应一个电流值，或者一个阻抗预判值对应一个电压值的映射方式，如此，可根据电流值或电压值直接判断正常状态下，SPD应实现的阻抗，以便与当前实际阻抗进行对比，以判断SPD性能。SPD电性能可靠性与阻抗差值ΔR成反比，与SPD漏电流I0成反比，可根据以下公式计算：

$W=\frac{K}{\mathrm{\Δ}R\×I0}=\frac{K}{\left|Ri-R0\right|\×I0}=\frac{K}{\left|Ui/Ii-R0\right|\×I0},$ K为SPD老化参数，其与SPD使用时间和动作次数成正比。具体地，可在处理模块内部预设多个分别对应SPD动作次数范围的SPD劣化参数Q1、K2、K3……Kn，计算SPD电性能可靠性W时，预先根据动作统计模块采集到的SPD动作次数，选择对应的SPD老化参数，例如，K1对应百次以下的SPD动作次数，K2对应千次以下的SPD动作次数，K3对应三千次以下的SPD动作次数，且可设置，K3＝10×K2＝100×K1，K1可取值1。

处理模块根据温度采集模块采集到的温度值判断SPD温度可靠性；处理模块内预设有SPD安装时间，并对SPD使用时间进行统计，然后根据统计结果对SPD进行老化程度预判。最后，处理模块根据SPD电性能可靠性、温度可靠性和老化程度预判结果综合评估SPD劣化参数Q。

本实施方式中，可在处理模块中预设温度上限值和温度下限值，并预设有多个依次递增的温度参数T1、T2、T3……Tn，T1＞0，温度上限值大于温度下限值，并将温度采集模块采集到的温度值与温度上限值和温度下限值对比，当其大于等于温度下限值并小于等于温度上限值，处理模块选取温度参数T1；当温度值大于温度上限值或温度下限值，处理模块根据温度值与温度上限值或者温度下限值的差值选取温度参数，且差值越大，选取的温度参数越大。

本实施方式中，其中，W为SPD电性能可靠性参数，Tn为温度参数，t0为SPD预计可使用时间，t为SPD已经使用时间。

存储模块与处理模块连接，用于存储处理模块判断结果，并存储动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块的传感数据，以便历史查询。

报警模块与处理模块连接，并根据处理模块判断结果进行报警。远程通信模块与处理模块连接，用于将处理模块的判断结果发送到指定终端，以便通知不在现场的工作人员。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种SPD在线监测预警装置，其特征在于，包括：动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块、温度采集模块和处理模块；

动作统计模块用于采集雷电天气SPD动作次数以及每次动作持续时间；

涌入电流感应模块用于实时检测涌入SPD的电流值Ii，电压传感器用于实时检测SPD电压值Ui；漏电流感应模块用于采集SPD漏电流I0；温度采集模块用于实时采集SPD表面温度；

处理模块分别与动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块连接；处理模块根据动作统计模块采集的动作时间，分别调取涌入电流感应模块和电压传感器对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii和电压值Ui，并根据电流值Ii或电压值Ui获取对应的阻抗预判值R0，然后结合对应雷电发生时刻的电流值Ii、阻抗预判值R0、电压值Ui以及漏电流感应模块采集的SPD漏电流值I0判断SPD电性能可靠性；处理模块根据温度采集模块采集到的温度值判断SPD温度可靠性；处理模块内预设有SPD安装时间，并对SPD使用时间进行统计，然后根据统计结果对SPD进行老化程度预判；最后，处理模块根据SPD电性能可靠性、温度可靠性和老化程度预判结果综合评估SPD劣化参数Q。

2.如权利要求1所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，处理模块中预设有多个映射对，每一个映射对包括一个电流值或电压值以及一个与电流值或电压值对应的阻抗预判值，处理模块接收涌入电流感应模块或电压传感器对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii或电压值Ui后，直接从映射对中调取对应的阻抗预判值R0。

3.如权利要求2所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，处理模块根据对应雷电发生时刻的传送的电流值Ii和电压值Ui计算阻抗值Ri，并计算阻抗值Ri与阻抗预判值R0之间的阻抗差值ΔR，然后根据阻抗差值ΔR和SPD漏电流I0判断SPD电性能可靠性。

4.如权利要求3所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，SPD电性能可靠性与阻抗差值ΔR成反比，与SPD漏电流I0成反比。

5.如权利要求4所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，SPD电性能可靠性的计算模型如下：

K为SPD老化参数，其与SPD使用时间和动作次数成正比。

6.如权利要求1所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，温度采集模块包括多个安装在SPD表面不同位置的温度传感器，且温度采集模块以多个温度传感器采集的温度值中的最大值座位SPD表面温度。

7.如权利要求1所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，还包括存储模块，存储模块与处理模块连接，用于存储处理模块判断结果，并存储动作统计模块、涌入电流感应模块、电压传感器、漏电流感应模块和温度采集模块的传感数据。

8.如权利要求1所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，还包括报警模块，其与处理模块连接，并根据处理模块判断结果进行报警。

9.如权利要求1至8任一项所述的SPD在线监测预警装置，其特征在于，还包括远程通信模块，远程通信模块与处理模块连接，用于将处理模块的判断结果发送到指定终端。