CN109066644A - 一种智能防雷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能防雷装置，包括防雷保护电路和智能控制模块；所述防雷保护电路包括压敏电阻和气体放电管，所述智能控制模块包括MCU控制单元、阻抗检测单元和失效信息输出单元，所述阻抗检测单元的输入端分别与压敏电阻和气体放电管连接，所述阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元连接，所述失效信息输出单元的输入端与MCU控制单元连接，所述失效信息输出单元的输出端与终端用户连接。本发明可判断各元器件的阻抗值是否处于正常的阻抗值，从而判断元器件是否完全失效或者部分失效，并有效地通知终端用户进行检修和更换，避免雷击或过压造成重大损失和人员伤亡。

Description

一种智能防雷装置

技术领域

本发明涉及防雷技术领域，特别是涉及一种智能防雷装置。

背景技术

目前压敏电阻和气体放电管组成的防雷系统已经广泛用于电源装置、新能源装置中作为第一级或前两级保护，起到泄放雷电暂态过电流和限制过压的作用。主要用于保护主回路中开关、母线、电容、IGBT等半导体元器件的绝缘，避免受到过压损坏。工作原理是当遇到雷电或其它操作等引起的输入端电压高于压敏电阻的标称电压值时，压敏电阻迅速击穿导通，同时气体放电管两极之间的间隙击穿导通，快速的将雷电电流泄放至大地中，抑制过压幅值。然而该系统存在一定的局限，压敏电阻器和气体放电管随着频繁的放电次数增加、长时间温度影响，会出现老化、失效的情况。防雷器的失效分为完全失效和部分失效，但目前的防雷器是不能自动的检测出损坏是完全失效还是部分失效，在部分失效时防雷器是不能有效泄放电流的，故当遇到雷击或过压时不能有效保护，造成重大损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种智能防雷装置。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

一种智能防雷装置，包括防雷保护电路和智能控制模块；所述防雷保护电路包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3和气体放电管GT1，所述智能控制模块包括RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元、GT1阻抗检测单元、MCU控制单元和失效信息输出单元；所述压敏电阻RV1的一端接火线L，另一端接零线N；所述压敏电阻RV3的一端接火线L，另一端接气体放电管GT1的一端，所述气体放电管GT1的另一端接地；所述压敏电阻RV2的一端接零线N，另一端连接至所述气体放电管GT1与压敏电阻RV3之间；所述RV1阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV1连接，所述RV1阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述RV2阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV2连接，所述RV2阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述RV3阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV3连接，所述RV3阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述GT1阻抗检测单元的输入端与气体放电管GT1连接，所述GT1阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述MCU控制单元的串口数据输出端与失效信息输出单元的输入端连接，所述失效信息输出单元的输出端与终端用户连接。

进一步地，MCU控制单元采用的是STM32F103C8T6微控制器。

前所述的一种智能防雷装置，RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元、GT1阻抗检测单元均采用VX-200SZ阻抗检测模块。

前所述的一种智能防雷装置，失效信息输出单元采用NRF2401无线模块。

一种智能防雷方法，包括以下步骤：

（1）RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元以及GT1阻抗检测单元分别检测压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3以及气体放电管GT1的阻抗值，并将采集到的数据传输至MCU控制单元；

（2）MCU控制单元根据接收到的数据进行分析，判断各器件的阻抗值是否处于正常的阻抗值范围内，从而判断各器件否失效；

（3）若出现器件失效，则MCU控制单元输送控制信号至失效信息输出单元，使失效信息输出单元输送故障信号至终端用户，通知用户进行检修；

（4）当遇到雷电或其它操作等引起的输入端电压高于压敏电阻的标称电压值时，压敏电阻迅速击穿导通，同时气体放电管两极之间的间隙击穿导通，快速的将雷电电流泄放至大地中，抑制过压幅值，从而对装置进行保护。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用压敏电阻和气体放电管组成防雷保护系统，作为第一级或前两级保护，起到泄放雷电暂态过电流和限制过压的作用，可保护主回路中开关、母线、电容、IGBT等半导体元器件的绝缘，避免受到过压损坏；

（2）本发明采用阻抗检测单元对防雷保护系统的元器件进行阻抗值的实时检测，判断各元器件的阻抗值是否处于正常的阻抗值，从而判断元器件是否完全失效或者部分失效；

（3）本发明还设置有失效信息输出单元，若出现元器件失效，则MCU控制单元会发送控制信号至失效信息输出单元，使其发送故障信息至终端用户，可有效地通知终端用户进行检修和更换，避免雷击或过压造成重大损失和人员伤亡，保护了用户的人身和财产安全。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为MCU控制单元的引脚图。

具体实施方式

为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。

本实施例提供了一种智能防雷装置，包括防雷保护电路和智能控制模块。

防雷保护电路包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3以及气体放电管GT1，压敏电阻RV1的一端接火线L，另一端接零线N；压敏电阻RV3的一端接火线L，另一端接气体放电管GT1的一端，气体放电管GT1的另一端接地；压敏电阻RV2的一端接零线N，另一端连接至气体放电管GT1与压敏电阻RV3之间。

智能控制模块包括MCU控制单元、阻抗检测单元和失效信息输出单元。

阻抗检测单元包括RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元和GT1阻抗检测单元。RV1阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV1连接，RV2阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV2连接，RV3阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV3连接，GT1阻抗检测单元的输入端与气体放电管GT1连接，RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元和GT1阻抗检测单元的输出端均与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接。阻抗检测单元用于检测压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3以及气体放电管GT1的阻抗值，然后将检测到的数据传输至MCU控制单元。MCU控制单元的串口数据输出端与失效信息输出单元的输入端连接，失效信息输出单元的输出端与终端用户连接。

MCU控制单元用于根据接收到的阻抗值分析压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3以及气体放电管GT1是否失效，若有器件失效，则发送控制信号至失效信息输出单元。

失效信息输出单元的输入端与MCU控制单元的串口数据输出端连接，失效信息输出单元的输出端与终端用户连接。失效信息输出单元用于接收MCU控制单元发送的控制信号并发送故障信息至终端用户。

其中，阻抗检测单元采用的是VX-200SZ阻抗检测模块；MCU控制单元采用的是STM32F103C8T6微控制器，图2为STM32F103C8T6微控制器的引脚图；失效信息输出单元采用的是NRF2401无线模块。

本实施例还提供了一种智能防雷方法，包括以下步骤：

（1）阻抗检测单元分别检测压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3以及气体放电管GT1的阻抗值，并将采集到的数据传输至MCU控制单元；

（2）MCU控制单元根据接收到的数据进行分析，判断各器件的阻抗值是否处于正常的阻抗值范围内，从而判断各器件否失效；

（3）若出现器件失效，则MCU控制单元输送控制信号至失效信息输出单元，使失效信息输出单元输送故障信号至终端用户，通知用户进行检修；

（4）当遇到雷电或其它操作等引起的输入端电压高于压敏电阻的标称电压值时，压敏电阻迅速击穿导通，同时气体放电管两极之间的间隙击穿导通，快速的将雷电电流泄放至大地中，抑制过压幅值，从而对装置进行保护。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能防雷装置，其特征在于：包括防雷保护电路和智能控制模块；所述防雷保护电路包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3和气体放电管GT1，所述智能控制模块包括RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元、GT1阻抗检测单元、MCU控制单元和失效信息输出单元；

所述压敏电阻RV1的一端接火线L，另一端接零线N；所述压敏电阻RV3的一端接火线L，另一端接气体放电管GT1的一端，所述气体放电管GT1的另一端接地；所述压敏电阻RV2的一端接零线N，另一端连接至所述气体放电管GT1与压敏电阻RV3之间；

所述RV1阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV1连接，所述RV1阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述RV2阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV2连接，所述RV2阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述RV3阻抗检测单元的输入端与压敏电阻RV3连接，所述RV3阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述GT1阻抗检测单元的输入端与气体放电管GT1连接，所述GT1阻抗检测单元的输出端与MCU控制单元的模拟数据采集输入端连接；所述MCU控制单元的串口数据输出端与失效信息输出单元的输入端连接，所述失效信息输出单元的输出端与终端用户连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能防雷装置，其特征在于：所述MCU控制单元采用的是STM32F103C8T6微控制器。

3.根据权利要求1所述的一种智能防雷装置，其特征在于：所述RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元、GT1阻抗检测单元均采用VX-200SZ阻抗检测模块。

4.根据权利要求1所述的一种智能防雷装置，其特征在于：所述失效信息输出单元采用NRF2401无线模块。

5.一种如权利要求1-4任一所述的智能防雷方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）RV1阻抗检测单元、RV2阻抗检测单元、RV3阻抗检测单元以及GT1阻抗检测单元分别检测压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3以及气体放电管GT1的阻抗值，并将采集到的数据传输至MCU控制单元；

（2）MCU控制单元根据接收到的数据进行分析，判断各器件的阻抗值是否处于正常的阻抗值范围内，从而判断各器件否失效；

（3）若出现器件失效，则MCU控制单元输送控制信号至失效信息输出单元，使失效信息输出单元输送故障信号至终端用户，通知用户进行检修；

（4）当遇到雷电或其它操作等引起的输入端电压高于压敏电阻的标称电压值时，压敏电阻迅速击穿导通，同时气体放电管两极之间的间隙击穿导通，快速的将雷电电流泄放至大地中，抑制过压幅值，从而对装置进行保护。