CN108169545A - 放电计数电路及放电计数器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种放电计数电路及放电计数器，涉及电气工程技术领域，用于解决现有技术中由于不同动作电流的直接驱动效果有所差异，进而导致放电计数器无法准确记录避雷器的雷击次数的问题。其中电路包括：动作电流传感单元、动作电流处理单元、控制单元、驱动单元和计数单元；动作电流通过动作电流传感单元流入放电计数电路，动作电流传感单元的输出端连接动作电流处理单元的输入端；动作电流处理单元，用于处理动作电流，得到脉冲信号，动作电流处理单元的输出端连接控制单元的输入端；控制单元，用于根据脉冲信号输出计数信号；控制单元的输出端与驱动单元的输入端连接；驱动单元，用于根据计数信号驱动计数单元完成放电计数动作。

Description

放电计数电路及放电计数器

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种放电计数电路及放电计数器。

背景技术

放电计数器为用于判断避雷器在运行中是否动作并记录动作次数的装置，以助于灾害现场的雷击事故分析。

目前，普遍采用冲击电流分流储能的机械式放电计数器，其中，避雷器的动作电流产生的能量作为该放电计数器计数动作的驱动能量，计数器能否动作取决于动作电流是否有足够的能量。由于不同避雷器的设计参数不同，动作电流为不同避雷器提供的能量也不同，对于波头缓、波形宽的动作电流，在动作电流幅值较小时，放电计数器就能可靠的记录避雷器动作次数，而对于波头陡、波形窄的动作电流，则需要较高幅值的动作电流才能驱动放电计数器动作，即不同动作电流对放电计数器的驱动效果不同，其中，部分动作电流能够驱动放电计数器可靠计数，而部分动作电流无法驱动放电计数器可靠计数，造成实际应用中的放电计数器无法准确记录避雷器的全部动作次数。

发明内容

本发明提供一种放电计数电路及放电计数器，以解决现有技术中不同动作电流产生的驱动效果不同，导致放电计数器无法准确记录避雷器的全部动作次数的问题。

第一方面，本发明提供一种放电计数电路，该电路包括：动作电流传感单元、动作电流处理单元、控制单元、驱动单元和计数单元；

避雷器的动作电流通过所述动作电流传感单元流入所述放电计数电路，所述动作电流传感单元的输出端连接所述动作电流处理单元的输入端；

所述动作电流处理单元，用于处理所述动作电流，得到脉冲信号，所述动作电流处理单元的输出端连接所述控制单元的输入端；

所述控制单元，用于若所述脉冲信号的数值大于预设阈值，则输出计数信号；所述控制单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接；

所述驱动单元，用于当接收到控制单元输出的计数信号时，驱动所述计数单元完成放电计数动作。

与现有技术中采用动作电流能量驱动放电计数器，不同动作电流产生的驱动效果有所差异，导致放电计数器无法准确记录避雷器的全部动作次数相比，动作电流通过动作电流传感单元传入本申请提供的放电计数电路，由动作电流传感单元将动作电流传输至动作电流处理单元，动作电流处理单元处理动作电流，得到脉冲信号，并将脉冲信号传输至控制单元，若脉冲信号的数值大于预设阈值，则控制单元输出计数信号，并将计数信号传输至驱动单元，由驱动单元驱动计数单元完成避雷器动作计数。可见，在本申请的方案中，并非由动作电流直接驱动计数单元完成动作计数，而是先将动作电流转换为脉冲信号，当脉冲信号的数值大于预设阈值时，由控制单元输出的计数信号驱动后续的驱动单元，进一步由驱动单元驱动计数单元完成动作计数，避免了由于不同动作电流直接产生的驱动效果不同导致的放电计数器记录雷击次数不准确的问题。

在一种可能的设计中，动作电流传感单元包括Rogowski线圈，所述Rogowski线圈用于采集避雷器的动作电流；所述Rogowski线圈的输出端与所述动作电流处理单元的输入端连接；

所述动作电流处理单元包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、积分电阻、第一限流电阻、整流子单元、TVS管、第二限流电阻、分压电阻、偏置子单元，所述第一压敏电阻和所述积分电阻连接于第一电压端和接地端之间、所述第一限流电阻的一端与所述积分电阻的第一电压端连接，所述第一限流电阻的另一端与第二压敏电阻连接，所述第二压敏电阻的未连接有所述第一限流电阻的一端接地、所述第二压敏电阻、所述整流子单元与所述TVS管并联，所述第二限流电阻的一端与所述TVS管连接，所述第二限流电阻的另一端与所述分压电阻连接，所述分压电阻的未连接有所述第二限流电阻的一端接地；

所述偏置子单元包括偏置电源、三极管，第一偏置电阻、第二偏置电阻，所述第一偏置电阻的一端与偏置电源连接，所述三极管的集电极与所述第一偏置电阻的另一端连接，所述三极管的基极与所述分压电阻的非接地端连接，所述三极管的发射极与所述第二偏置电阻的一端连接，所述第二偏置电阻的另一端接地；所述三极管中与所述第一偏置电阻连接的一极作为所述动作电流处理单元的输出端。

在一种可能的设计中，所述电路还包括电源单元，所述电源单元包括电能采集模块，所述电能采集模块与二极管的正极连接，所述二极管的负极连接电容组的一端，所述电容组由两个并联的等电容值的电容串接另两个并联的等电容值的电容之后再串接一个电容构成，所述电容组的该端连接有两个并联的滤高频磁环，所述并联的滤高频磁环未连接有电容组的一端作为所述电源单元的输出端，所述电容组的另一端连接有滤高频磁环组，所述滤高频磁环组由两个并联的滤高频磁环串接一个滤高频磁环构成。

在一种可能的设计中，所述控制单元，具体用于若所述电源单元输出的电压数值大于或等于预设电压阈值且所述脉冲信号的数值大于预设阈值，则输出计数信号；若所述电源单元输出的电压数值小于所述预设电压阈值，则存储当前的计数信息，每次计数信息对应每次的动作电流。

在一种可能的设计中，所述电路还包括泄漏电流互感器和泄漏电流处理单元，所述泄露电流互感器包括绕组和铁芯，其中，绕组包括一次绕组NP和二次绕组，二次绕组包括二次补偿绕组NC、二次测量绕组NS、二次检测绕组ND，所述一次绕组NP串联在避雷器线路中；

所述一次绕组NP通过铁芯Core1和铁芯Core2与所述二次补偿绕组NC、所述二次测量绕组NS和所述二次检测绕组ND依次耦合，所述避雷器的泄露电流由所述一次绕组耦合至所述二次绕组，所述泄露电流由所述二次绕组输出至泄漏电流处理单元。

在一种可能的设计中，所述泄漏电流处理单元包括一级放大器、二级放大器，所述泄漏电流互感器输出的泄漏电流由所述第一级放大器的第一输入端输入所述泄漏电流处理单元；

所述第一级放大器的第二输入端接地，所述第一输入端与第一级放大器的输出端之间连接有第一反馈电阻，所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大器的第二输入端之间连接有第三偏置电阻；

所述第二级放大器的第二输入端与所述第三偏置电阻之间连接有接地的滤波电容；所述第二级放大器的第一输入端连接有接地的第四偏置电阻，所述第四偏置电阻未接地的一端与所述第二级放大器的输出端之间连接有第二反馈电阻，所述第二级放大器的输出端作为所述泄露电流处理单元的输出端。

第二方面，本发明提供一种放电计数器，该放电计数器包括上述第一方面以及第一方面的各种可能的设计中的任意一种放电计数电路。

本发明所提供的放电计数器的有益效果与本发明所提供的放电计数电路的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所提供的放电计数电路的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1所示，本申请实施例提供了一种放电计数电路100，其包括：动作电流传感单元10、动作电流处理单元20、控制单元30、驱动单元40和计数单元50。

其中，计数单元可以为计数器。

避雷器的动作电流通过所述动作电流传感单元流入所述放电计数电路，所述动作电流传感单元的输出端连接所述动作电流处理单元的输入端。

其中，动作电流传感单元包括Rogowski线圈101，该Rogowski线圈用于采集避雷器的动作电流，所述Rogowski线圈101的输出端与所述动作电流处理单元的输入端连接。Rogowski线圈采集动作电流，并将动作电流传输至动作电流处理单元。

所述动作电流处理单元20包括第一压敏电阻Z1、第二压敏电阻Z2、积分电阻R1、第一限流电阻R2、整流子单元201、TVS管、第二限流电阻R3、分压电阻R4、偏置子单元202，所述第一压敏电阻Z1和所述积分电阻R1连接于第一电压端和接地端之间、所述第一限流电阻R2的一端与所述积分电阻R1的第一电压端连接，所述第一限流电阻R2的另一端与第二压敏电阻Z2连接，所述第二压敏电阻Z2的未连接有所述第一限流电阻R2的一端接地、所述第二压敏电阻Z2、所述整流子单元201与所述TVS管并联，所述第二限流电阻R3的一端与所述TVS管连接，所述第二限流电阻R3的另一端与所述分压电阻R4连接，所述分压电阻R4的未连接有所述第二限流电阻R3的一端接地。

所述偏置子单元202包括偏置电源VCC、三极管，第一偏置电阻R5和第二偏置电阻R6，所述第一偏置电阻R5的一端与偏置电源VCC连接，所述三极管的集电极与所述第一偏置电阻R5的另一端连接，所述三极管的基极与所述分压电阻R4的非接地端连接，所述三极管的发射极与所述第二偏置电阻R6的一端连接，所述第二偏置电阻R6的另一端接地；所述三极管中与所述第一偏置电阻R5连接的一极作为所述动作电流处理单元的输出端。

所述动作电流处理单元，用于处理所述动作电流，得到脉冲信号，所述动作电流处理单元的输出端连接所述控制单元的输入端。

需要说明的是，本申请实施例提供的放电计数电路还包括如图1所示的电源单元60，电源单元60包括电能采集模块601，所述电能采集模块601与二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极连接电容组602的一端，所述电容组602由两个并联的等电容值的电容C2、C3串接另两个并联的等电容值的电容C5、C6之后再串接一个电容C4构成，所述电容组602的该端连接有两个并联的滤高频磁环FB1、FB2，所述并联的滤高频磁环未连接有电容组602的一端作为所述电源单元60的输出端，所述电容组602的另一端连接有滤高频磁环组603，所述滤高频磁环组603由两个并联的滤高频磁环FB4、FB5串接一个滤高频磁环FB3构成。

其中，电能采集模块601可采用太阳能采集模块，采集的太阳能经过电能采集模块转化为电能，并由电源单元的输出端输出，从而为整个放电计数电路供电，其中，电源单元60通过接口电路为各个单元电路提供电能，例如，通过接口电路为动作电流处理单元提供电能，图1仅仅示出了电源单元与控制单元之间的接口。

所述控制单元，用于若所述脉冲信号的数值大于预设阈值，则输出计数信号。其中，所述控制单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接。

具体地，若所述电源单元输出的电压数值大于或等于预设电压阈值且所述脉冲信号的数值大于预设阈值，则输出计数信号；若所述电源单元输出的电压数值小于所述预设电压阈值，则存储当前的计数信息，每次计数信息对应每次的动作电流。可以理解的是，控制单元可以实时检测电源单元输出的电能，当电源单元输出的电压数值较大，例如，当太阳能采集模块采集的太阳能较为充裕，转换的电能较为充裕时，控制单元可以输出计数信号，由计数信号驱动计数单元完成避雷器的动作计数。当电源单元输出的电压数值较小，例如，天气阴绵，太阳能采集模块采集的太阳能少，转换的电能较少时，为了减少电能的消耗，控制单元只记录当前的计数信息，并不输出计数信号。举例来说，当太阳能转换的电能较少时，假定发生多重雷击事件，避雷器在10分钟之内遭受5次雷电流(即动作电流)，则每次动作电流被转化为脉冲信号，脉冲信号流经控制单元，控制单元记录每次脉冲信号对应的计数信息，共记录5次脉冲信号对应的计数信息。后续流程中，若电源单元输出的电压数值恢复为正常值，则控制单元可以将记录的计数信息对应的计数信号输出，由计数单元将动作次数加5。

所述驱动单元，用于当接收到控制单元输出的计数信号时，驱动所述计数单元完成放电计数动作。

值得强调的是，本申请实施例提供的放电计数电路还可以检测避雷器的泄漏电流，基于此，放电计数电路还包括泄漏电流互感器70和泄漏电流处理单元80，所述泄露电流互感器70包括绕组和铁芯，其中，绕组包括一次绕组NP和二次绕组，二次绕组包括二次补偿绕组NC、二次测量绕组NS、二次检测绕组ND，所述一次绕组NP串联在避雷器线路中。

所述一次绕组NP通过铁芯Core1和铁芯Core2与所述二次补偿绕组NC、所述二次测量绕组NS和所述二次检测绕组ND依次耦合，一次绕组的线圈从避雷器线路中采集避雷器的泄漏电流，所述避雷器的泄露电流由所述一次绕组耦合至所述二次绕组，所述泄露电流由所述二次绕组输出至泄漏电流处理单元。

泄漏电流处理单元80包括一级放大器A、二级放大器B，所述泄漏电流互感器70输出的泄漏电流由所述第一级放大器的第一输入端输入所述泄漏电流处理单元。

所述第一级放大器A的第二输入端接地，所述第一输入端与第一级放大器A的输出端之间连接有第一反馈电阻R7，所述第一级放大器A的输出端与所述第二级放大器B的第二输入端之间连接有第三偏置电阻R8。

所述第二级放大器B的第二输入端与所述第三偏置电阻R8之间连接有接地的滤波电容C1。所述第二级放大器B的第一输入端连接有接地的第四偏置电阻R9，所述第四偏置电阻R9未接地的一端与所述第二级放大器B的输出端之间连接有第二反馈电阻R10，所述第二级放大器B的输出端作为所述泄露电流处理单元80的输出端。

其中，避雷器的泄漏电流经由泄漏电流传感器70流入泄漏电流处理单元80，经泄漏电流处理单元80的多级放大，放大的泄露电流由输出端输出至控制单元。可以理解的是，在控制单元控制下，将泄露电流显示在可显示的屏幕上，以便于用户读取泄露电流的数值，并根据泄露电流的数值对避雷器的运行可靠性进行相应判断。

与现有技术中采用动作电流能量驱动放电计数器，不同动作电流产生的驱动效果有所差异，导致放电计数器无法准确记录避雷器的全部动作次数相比，动作电流通过动作电流传感单元传入本申请提供的放电计数电路，由动作电流传感单元将动作电流传输至动作电流处理单元，动作电流处理单元处理动作电流，得到脉冲信号，并将脉冲信号传输至控制单元，若脉冲信号的数值大于预设阈值，则控制单元输出计数信号，并将计数信号传输至驱动单元，由驱动单元驱动计数单元完成避雷器动作计数。可见，在本申请的方案中，并非由动作电流直接驱动计数单元完成动作计数，而是先将动作电流转换为脉冲信号，当脉冲信号的数值大于预设阈值时，由控制单元输出的计数信号驱动后续的驱动单元，进一步由驱动单元驱动计数单元完成动作计数，避免了由于不同动作电流直接产生的驱动效果不同导致的放电计数器记录雷击次数不准确的问题。

此外，本实施例还提供了一种放电计数器，该放电计数器包括如本实施例所提供的放电计数电路。该放电计数器不存在由于不同动作电流的直接驱动效果不同所导致的无法准确计数的现象，计数准确性较高。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种放电计数电路，其特征在于，包括：动作电流传感单元、动作电流处理单元、控制单元、驱动单元和计数单元；

避雷器的动作电流通过所述动作电流传感单元流入所述放电计数电路，所述动作电流传感单元的输出端连接所述动作电流处理单元的输入端；

所述动作电流处理单元，用于处理所述动作电流，得到脉冲信号，所述动作电流处理单元的输出端连接所述控制单元的输入端；

所述控制单元，用于若所述脉冲信号的数值大于预设阈值，则输出计数信号；所述控制单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接；

所述驱动单元，用于当接收到控制单元输出的计数信号时，驱动所述计数单元完成放电计数动作。

2.根据权利要求1所述的放电计数电路，其特征在于，动作电流传感单元包括Rogowski线圈，所述Rogowski线圈用于采集避雷器的动作电流；所述Rogowski线圈的输出端与所述动作电流处理单元的输入端连接；

所述动作电流处理单元包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、积分电阻、第一限流电阻、整流子单元、TVS管、第二限流电阻、分压电阻、偏置子单元，所述第一压敏电阻和所述积分电阻连接于第一电压端和接地端之间、所述第一限流电阻的一端与所述积分电阻的第一电压端连接，所述第一限流电阻的另一端与第二压敏电阻连接，所述第二压敏电阻的未连接有所述第一限流电阻的一端接地、所述第二压敏电阻、所述整流子单元与所述TVS管并联，所述第二限流电阻的一端与所述TVS管连接，所述第二限流电阻的另一端与所述分压电阻连接，所述分压电阻的未连接有所述第二限流电阻的一端接地；

所述偏置子单元包括偏置电源、三极管，第一偏置电阻、第二偏置电阻，所述第一偏置电阻的一端与偏置电源连接，所述三极管的集电极与所述第一偏置电阻的另一端连接，所述三极管的基极与所述分压电阻的非接地端连接，所述三极管的发射极与所述第二偏置电阻的一端连接，所述第二偏置电阻的另一端接地；所述三极管中与所述第一偏置电阻连接的一极作为所述动作电流处理单元的输出端。

3.根据权利要求1所述的放电计数电路，其特征在于，所述电路还包括电源单元，所述电源单元包括电能采集模块，所述电能采集模块与二极管的正极连接，所述二极管的负极连接电容组的一端，所述电容组由两个并联的等电容值的电容串接另两个并联的等电容值的电容之后再串接一个电容构成，所述电容组的该端连接有两个并联的滤高频磁环，所述并联的滤高频磁环未连接有电容组的一端作为所述电源单元的输出端，所述电容组的另一端连接有滤高频磁环组，所述滤高频磁环组由两个并联的滤高频磁环串接一个滤高频磁环构成。

4.根据权利要求1所述的放电计数电路，其特征在于，所述控制单元，具体用于若所述电源单元输出的电压数值大于或等于预设电压阈值且所述脉冲信号的数值大于预设阈值，则输出计数信号；若所述电源单元输出的电压数值小于所述预设电压阈值，则存储当前的计数信息，每次计数信息对应每次的动作电流。

5.根据权利要求1所述的放电计数电路，其特征在于，所述电路还包括泄漏电流互感器和泄漏电流处理单元，所述泄露电流互感器包括绕组和铁芯，其中，绕组包括一次绕组NP和二次绕组，二次绕组包括二次补偿绕组NC、二次测量绕组NS、二次检测绕组ND，所述一次绕组NP串联在避雷器线路中；

所述一次绕组NP通过铁芯Core1和铁芯Core2与所述二次补偿绕组NC、所述二次测量绕组NS和所述二次检测绕组ND依次耦合，所述避雷器的泄露电流由所述一次绕组耦合至所述二次绕组，所述泄露电流由所述二次绕组输出至泄漏电流处理单元。

6.根据权利要求1所述的放电计数电路，其特征在于，所述泄漏电流处理单元包括一级放大器、二级放大器，所述泄漏电流互感器输出的泄漏电流由所述第一级放大器的第一输入端输入所述泄漏电流处理单元；

所述第一级放大器的第二输入端接地，所述第一输入端与第一级放大器的输出端之间连接有第一反馈电阻，所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大器的第二输入端之间连接有第三偏置电阻；

所述第二级放大器的第二输入端与所述第三偏置电阻之间连接有接地的滤波电容；所述第二级放大器的第一输入端连接有接地的第四偏置电阻，所述第四偏置电阻未接地的一端与所述第二级放大器的输出端之间连接有第二反馈电阻，所述第二级放大器的输出端作为所述泄露电流处理单元的输出端。

7.一种放电计数器，其特征在于，所述放电计数器包括权利要求1至6任意一项所述的放电计数电路。