CN105807153A - 电源浪涌保护器故障原因诊断方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及浪涌保护器原因分析领域，其公开了一种电源浪涌保护器故障原因诊断装置，包括雷击监测单元、过电压监测单元、遥信检测单元、数据处理单元和屏幕显示单元，所述雷击监测单元、过电压监测单元、遥信检测单元、数据处理单元和屏幕显示单元之间通过电路连接。本发明的有益效果是：将传统浪涌保护器故障原因分析由人为经验判断，改变为数据化、专业化、智能化、客观化的判断；避免故障分析过程中的人为干扰，从而提高对分析浪涌保护器故障原因的准确性。

Description

电源浪涌保护器故障原因诊断方法和装置

技术领域

本发明涉及雷电监测领域，尤其涉及一种电源浪涌保护器故障原因诊断方法和装置。

背景技术

目前雷电监测主要是对防雷设备遭受雷击的次数进行监测，对浪涌保护器的故障，是通过遥信干接点的方式，对外输出一个声光报警的信号。当有雷害发生时，分析故障主要依靠现场设备记录的雷击次数、浪涌保护器的状态、遭受雷害遗留的痕迹、目击者的描述以及专业人员的经验进行判断；传统的分析浪涌保护器及雷电灾害的方式，缺乏数据支撑及权威性。

实验数据表明，浪涌保护器的损坏原因主要有三种：一为雷击损坏，二为电源过电压损坏，三为自然劣化。三种原因，相互影响，都有可能是造成浪涌保护器损坏的决定性因素。仅能监测雷击发生的次数，无法将雷电发生的时间及幅值进行记录，同时缺乏对电源过电压的监测。由于监测设备的限制，无法对浪涌保护器损坏的时间、雷击发生的时间、过电压发生的时间，进行时间发生先后顺序上的比对。进而无法准确判断出浪涌保护器损坏的确切原因。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种电源浪涌保护器故障原因诊断方法和装置，解决现有技术中无法准确判断出浪涌保护器损坏的确切原因的问题。

为了解决现有技术中的问题，本发明设计和制造了一种电源浪涌保护器故障原因诊断方法，包括如下步骤，（A）雷击监测模块采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电数据；（B）过电压监测模块采样电源中的电压波动；（C）获取浪涌保护器的遥信干接点的状态信息；（D）显示浪涌保护器的故障原因。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（A）中，雷击监测模块安装在浪涌保护器后端的泄放通道地线上，采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电流的幅值、时间和次数并进行相应数据上传。

作为本发明的进一步改进：过电压监测模块并联安装在浪涌保护器前端的电源中，采样电源系统中L1-N、L2-N、L3-N中电压波动。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（C）中，遥信检测模块扫描各个通道中浪涌保护器的遥信干接点的通断情况，将状态信息存入对应的寄存器中。

作为本发明的进一步改进：所述步骤（D）中，根据故障阀值判断浪涌保护器的故障原因，具体判断为：当雷击信息与过电压信息，均不存在时，浪涌保护器的损坏原因为自然劣化；当存在过电压信息，不存在雷击信息时，浪涌保护器的损坏原因为过电压；当存在雷击信息，不存在过电压信息时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，当大于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为自然劣化；当雷击信息与过电压信息同时存在时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，当大于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为过电压。

作为本发明的进一步改进：雷击监测模块为多通道雷电流波形采集模块，其包括电压探头、同轴电缆、前置电路和信号采集控制单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述前置电路的三相母线上的每相分别安装一只高频电压检测探头，信号采集控制单元将捕捉到电压进行模数转换后按波形实时显示出来。

本发明同时提供了一种电源浪涌保护器故障原因诊断装置，包括雷击监测模块、过电压监测模块、遥信检测模块、数据处理单元和屏幕显示单元，所述雷击监测模块、过电压监测模块、遥信检测模块、数据处理单元和屏幕显示单元之间通过电路连接；所述雷击监测模块安装在浪涌保护器后端的泄放通道地线上；所述过电压监测模块并联安装在浪涌保护器前端的电源系统中；所述遥信检测模块连接各个通道中浪涌保护器的遥信干接点；所述数据处理单元分别接收连接所述雷击监测单元、过电压监测单元和遥信检测单元传输过来的数据信息并通过屏幕显示单元进行显示。

作为本发明的进一步改进：雷击监测模块采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电流的幅值、时间和次数并将数据信息传输至数据处理单元；所述遥信检测模块扫描各个通道中浪涌保护器的遥信干接点的通断情况，将状态信息存入对应的寄存器中；所述过电压监测模块采样电源系统中L1-N、L2-N、L3-N中电压波动。

作为本发明的进一步改进：所述遥信检测模块接入浪涌保护器的干接点并检测对应的浪涌保护器的通、断状态信息。

本发明的有益效果是：将传统浪涌保护器故障原因分析由人为经验判断，改变为数据化、专业化、智能化、客观化的判断；避免故障分析过程中的认为干扰，从而提高对分析浪涌保护器故障原因的准确性。

【附图说明】

图1为本发明中对故障原因判断示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

一种电源浪涌保护器故障原因诊断方法，包括如下步骤，（A）雷击监测模块采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电数据；（B）过电压监测模块采样电源中的电压波动；（C）获取浪涌保护器的遥信干接点的状态信息；（D）显示浪涌保护器的故障原因。

所述步骤（A）中，雷击监测模块安装在浪涌保护器后端的泄放通道地线上，采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电流的幅值、时间和次数并进行相应数据上传。

过电压监测模块并联安装在浪涌保护器前端的电源中，采样电源系统中L1-N、L2-N、L3-N中电压波动。

所述步骤（C）中，遥信检测模块扫描各个通道中浪涌保护器的遥信干接点的通断情况，将状态信息存入对应的寄存器中。

所述步骤（D）中，根据故障阀值判断浪涌保护器的故障原因，具体判断为：当雷击信息与过电压信息，均不存在时，浪涌保护器的损坏原因为自然劣化；当存在过电压信息，不存在雷击信息时，浪涌保护器的损坏原因为过电压；当存在雷击信息，不存在过电压信息时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，当大于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为自然劣化；当雷击信息与过电压信息同时存在时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，当大于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为过电压。

雷击监测模块为多通道雷电流波形采集模块，其包括电压探头、同轴电缆、前置电路和信号采集控制单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述前置电路的三相母线上的每相分别安装一只高频电压检测探头，信号采集控制单元将捕捉到电压进行模数转换后按波形实时显示出来。

本发明同时提供了一种电源浪涌保护器故障原因诊断装置，包括雷击监测模块、过电压监测模块、遥信检测模块、数据处理单元和屏幕显示单元，所述雷击监测模块、过电压监测模块、遥信检测模块、数据处理单元和屏幕显示单元之间通过电路连接；所述雷击监测模块安装在浪涌保护器后端的泄放通道地线上；所述过电压监测模块并联安装在浪涌保护器前端的电源系统中；所述遥信检测模块连接各个通道中浪涌保护器的遥信干接点；所述数据处理单元分别接收连接所述雷击监测单元、过电压监测单元和遥信检测单元传输过来的数据信息并通过屏幕显示单元进行显示。

雷击监测模块采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电流的幅值、时间和次数并将数据信息传输至数据处理单元；所述遥信检测模块扫描各个通道中浪涌保护器的遥信干接点的通断情况，将状态信息存入对应的寄存器中；所述过电压监测模块采样电源系统中L1-N、L2-N、L3-N中电压波动。

所述遥信检测模块接入浪涌保护器的干接点并检测对应的浪涌保护器的通、断状态信息。

在一实施例中，雷击监测模块为多通道雷电流采样系统，包括罗科夫斯基线圈、同轴电缆、前置电路和信号采集控制。多通道雷电流在线监测数据采集部分的功能就是将模拟过电压信号部分转换成计算机能处理的数字信号，选用FPGA来对采集模块进行控制，FPGA高的主频能使数据采集设备的频率发挥到最大，而且内嵌RAM以及时钟管理单元这些都能很好的保证对雷电流信号的高频同步采样和缓存，达到雷电流采集的要求。每通道采样率：最高可达60MSp/s

每通道缓存：最高可达16M字节。

触发方式：边沿触发。可在波形的峰值或波形上升时间改变等条件下，启动一次记录。

响应带宽：0～6MHZ的模拟输入带宽。

同时满足在线监测与现场试验要求。

通过电磁兼容试验与环境耐受试验。

采样速率：最高采样率可达20MSps/s。

采样精度：12位A/D。

测量误差：对于上升时间1μs波形，脉冲幅值误差<5％，时间长度误差<5％。

记录时间长度：20MSps/s采样速率下可记录1ms波形，1kSps/s采样速率下可记录2s波形。

存储次数：无限制。

记录容量：每通道2MB大容量板载内存。

输入通道：4通道。

工作温度：-25℃～55℃，相对湿度：0%～95%(不结霜)。

输入信号的幅度范围0-6V，单端2线同轴电缆接入，输入线的长度<1M。

采样装置的输入阻抗：50Ω。

采样装置的电源：+12VDC。

通讯接口：USB2.0。

采样装置的校时方式：每小时1次，通讯校时。

（环境参数和不是重点的技术参数建议删除）。

多通道雷电流波形采集主要实现对雷电流的在线监测、自动跟踪、存储和显示，对采集单元的控制实现对已保存雷电流波形历史数据的查询、操作，完成对采集过程的控制和对雷电流的捕捉、存储的过程，并将捕捉到的雷电流波形实时显示出来；采集包含了采集参数设置和实时采集；将按参数设置界面所设置的方式进行采集，数据调用部分完成对已保存数据波形的调用及实现对波形的各种操作。

图1为对故障原因进行分析判断的逻辑，判断触发为遥信采集模块，判断的依据为雷击阀值及过电压采集信息。

在一实施例中，电源浪涌保护器故障原因分析诊断装置包括雷击监测系统、过电压监测系统、遥信检测系统、数据处理中心和屏幕显示等部分组成。

雷击监测系统安装在浪涌保护器后端的泄放通道地线上，安装方式为非接触式，该系统将采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电流的幅值、时间、次数，并通过485的总线与数据处理中心进行信息上传。

过电压监测系统并联安装在浪涌保护器前端的电源系统中，负责采样电源系统中L1-N、L2-N、L3-N中电压波动，采用频率为1M，通过USB数据通道，将采样数据传输到数据处理中心。

遥信检测系统，负责扫描各个通道中浪涌保护器的遥信干接点的通断情况，将状态信息，存入对应的寄存器中，通过485总线与数据处理中心进行通信。

数据处理中心包括数据通信、数据处理、数据存储、数据显示几个部分组成，数据处理中心，将采集到的雷击系统信息、过电压信息、遥信检测信息、故障阀值、设备信息等进行记录，将分析结果，显示在触摸屏中。

电源浪涌保护器故障原因分析诊断装置，雷击数据需要由雷电流传感器安装在浪涌保护器的地线位置，进行采集。遥信采集模块需要在端子侧，接入浪涌保护器的遥信干接点，过电压信息需要外接入被保护电源的L1、L2、L2、N。针对浪涌保护器的故障原因，举例说明其运行机制。

遥信采集模块收到浪涌保护器故障信息，装置查询同一时刻的雷击信息与过电压信息。

当雷击信息与过电压信息，均不存在时。判断此时刻，浪涌保护器的损坏原因为自然劣化。

当存在过电压信息，不存在雷击信息时，判断此时刻浪涌保护器的损坏原因为过电压。

当存在雷击信息，不存在过电压信息时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，此雷击阀值取决于浪涌保护器的具体参数。当大于设定阀值时，判断浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时，判断浪涌保护器的损坏原因为自然劣化。

当雷击信息与过电压信息同时存在时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，此雷击阀值取决于浪涌保护器的具体参数。当大于设定阀值时，判断浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时，判断浪涌保护器的损坏原因为过电压。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电源浪涌保护器故障原因诊断方法，其特征在于：包括如下步骤，（A）雷击监测模块采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电数据；（B）过电压监测模块采样电源中的电压波动；（C）获取浪涌保护器的遥信干接点的状态信息；（D）显示浪涌保护器的故障原因。

2.根据权利要求1所述电源浪涌保护器故障原因诊断方法，其特征在于：所述步骤（A）中，雷击监测模块安装在浪涌保护器后端的泄放通道地线上，采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电流的幅值、时间和次数并进行相应数据上传。

3.根据权利要求1所述电源浪涌保护器故障原因诊断方法，其特征在于：过电压监测模块并联安装在浪涌保护器前端的电源中，采样电源系统中L1-N、L2-N、L3-N中电压波动。

4.根据权利要求1所述电源浪涌保护器故障原因诊断方法，其特征在于：所述步骤（C）中，遥信检测模块扫描各个通道中浪涌保护器的遥信干接点的通断情况，将状态信息存入对应的寄存器中。

5.根据权利要求1所述电源浪涌保护器故障原因诊断方法，其特征在于：所述步骤（D）中，根据故障阀值判断浪涌保护器的故障原因，具体判断为：当雷击信息与过电压信息，均不存在时，浪涌保护器的损坏原因为自然劣化；当存在过电压信息，不存在雷击信息时，浪涌保护器的损坏原因为过电压；当存在雷击信息，不存在过电压信息时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，当大于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为自然劣化；当雷击信息与过电压信息同时存在时，对采样到的雷击数据与初始设置的雷击阀值进行比较，当大于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为雷击，当小于设定阀值时浪涌保护器的损坏原因为过电压。

6.根据权利要求1所述电源浪涌保护器故障原因诊断方法，其特征在于：雷击监测模块为多通道雷电流波形采集模块，其包括电压探头、同轴电缆、前置电路和信号采集控制单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述前置电路的三相母线上的每相分别安装一只高频电压检测探头，信号采集控制单元将捕捉到电压进行模数转换后按波形实时显示出来。

7.一种电源浪涌保护器故障原因诊断装置，其特征在于：包括雷击监测模块、过电压监测模块、遥信检测模块、数据处理单元和屏幕显示单元，所述雷击监测模块、过电压监测模块、遥信检测模块、数据处理单元和屏幕显示单元之间通过电路连接；所述雷击监测模块安装在浪涌保护器后端的泄放通道地线上；所述过电压监测模块并联安装在浪涌保护器前端的电源系统中；所述遥信检测模块连接各个通道中浪涌保护器的遥信干接点；所述数据处理单元分别接收连接所述雷击监测单元、过电压监测单元和遥信检测单元传输过来的数据信息并通过屏幕显示单元进行显示。

8.根据权利要求7所述的电源浪涌保护器故障原因诊断装置，其特征在于：雷击监测模块采集浪涌保护器泄放通道上通过的雷电流的幅值、时间和次数并将数据信息传输至数据处理单元；所述遥信检测模块扫描各个通道中浪涌保护器的遥信干接点的通断情况，将状态信息存入对应的寄存器中；所述过电压监测模块采样电源系统中L1-N、L2-N、L3-N中电压波动。

9.根据权利要求7所述的电源浪涌保护器故障原因诊断装置，其特征在于：所述遥信检测模块接入浪涌保护器的干接点并检测对应的浪涌保护器的故障状态信息。