CN110221153B - 一种防雷器故障检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防雷器故障检测电路及方法，其中，该防雷器故障检测电路通过异常检测电路与防雷器的遥信端连接，当防雷系统中的不同防雷器发生故障时，该异常检测电路上的电信号的数值不同。异常信号采集电路采集异常检测电路上的电信号，并将采集的电信号传输至控制单元。控制单元基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号确定发生故障的防雷器。该方案能够检测到发生故障的防雷器的具体位置，而且不会增加防雷器的硬件成本。

Description

一种防雷器故障检测电路及方法

技术领域

本发明属于防雷技术领域，尤其涉及一种防雷器故障检测电路及方法。

背景技术

防雷器，又称避雷器、浪涌保护器、电涌保护器、过电压保护器等，其主要作用是防止被雷击中的设备的损坏。可见，防雷器是电力系统中的重要保护设备之一。如果系统中的防雷器损坏极有可能导致被防护的设备损坏，因此，能够准确检测防雷器是否损坏具有重大意义。

现有的一种防雷器故障检测方案是在每一个防雷器本体上增加故障指示装置，当防雷器本体出现异常或损坏时，该故障指示装置工作，但是，此方案无法实现远程监控指示，而且，此种方案必须在每个防雷器本体上设置一个故障指示装置，增加了防雷器的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防雷器故障检测电路及方法，以实现当防雷器出现故障时，能够确定发生故障的防雷器的具体位置。其具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种防雷器故障检测电路，应用于防雷系统，所述防雷系统包括至少两个防雷器，且每个所述防雷器带有遥信端；所述防雷器故障检测电路包括：异常检测电路、异常信号采集电路和控制单元；

所述异常检测电路与所述至少两个防雷器的遥信端连接，当不同的防雷器故障时输出的电信号的数值不同；

所述异常信号采集电路与所述异常检测电路连接，用于采集所述异常检测电路的电信号并传输至所述控制单元；

所述控制单元，用于基于电信号的数值与防雷器的之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器。

可选地，所述防雷系统中的防雷器的遥信端均为常闭触点，且所述防雷系统中的全部防雷器的遥信端依次串联得到串联支路，所述串联支路的起始端连接电源，所述串联支路的末端连接接地端。

可选地，所述异常检测电路包括一个第一下拉电阻和至少两个阻抗值互不相同的阻抗单元，且所述阻抗单元的数量小于或等于所述防雷器的数量；

所述串联支路上相邻的预设数量个防雷器为一个防雷器组，所述预设数量大于或等于1且小于所述防雷系统中防雷器的总数量；

每一个防雷器组的遥信端串联线路两端均并联一个所述阻抗单元；

所述第一下拉电阻串联在所述串联支路的末端与所述接地端之间。

可选地，所述异常信号采集电路包括采集端和采集信号输出端；

所述采集端与所述第一下拉电阻连接防雷器的遥信端的一端连接，所述采集信号输出端连接所述控制单元的采集信号输入端，所述异常信号采集电路采集所述第一下拉电阻上的电压值。

可选地，所述异常检测电路还包括串联在所述串联支路与电源之间的第一上拉电阻；所述异常

信号采集电路包括采集端和采集信号输出端；

所述采集端连接任意两个相邻的阻抗单元的公共节点，所述采集信号输出端连接所述控制单元的采集信号输入端，所述异常信号采集电路采集所述公共节点的电压值。

可选地，所述异常检测电路包括第一RC振荡电路和第一信号发生器；

所述第一RC振荡电路包括一个电容和多个阻抗值互不相同的阻抗单元，且每个阻抗单元与至少一个防雷器的遥信端并联；

所述第一信号发生器的输入端连接所述第一RC振荡电路，输出端连接所述异常信号采集电路的信号采集端，所述第一信号发生器用于依据所述第一RC振荡电路的频率产生对应频率的电信号；

所述异常信号采集电路的采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集所述第一信号发生器产生的信号的频率值。

可选地，所述电容串联在所述串联支路的末端与所述接地端之间；

或者，所述电容与所述串联支路并联。

可选地，所述防雷系统中的防雷器的遥信端均为常开触点，且每个常开触点的一端均连接电源，另一端连接接地端。

可选地，所述异常检测电路包括一个第二下拉电阻和多个阻抗值互不相同的阻抗单元，且所述阻抗单元的数量等于所述防雷器的数量；

每个所述阻抗单元与一个防雷器的遥信端串联；

所述第二下拉电阻串联在所述多个阻抗单元的公共节点与接地端之间；

所述异常信号采集电路的采集端连接所述阻抗单元的公共节点，采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集所述第二下拉电阻上的电压值。

可选地，所述异常检测电路包括一个第二上拉电阻和多个阻抗值互不相同的阻抗单元，且所述阻抗单元的数量等于所述防雷器的数量；

每个所述阻抗单元与一个防雷器的遥信端串联；

所述第二上拉电阻串联在多个遥信端的公共节点与所述电源之间；

所述异常信号采集电路的采集端连接所述阻抗单元的公共节点，采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集与所述第二上拉电阻串联的阻抗单元上的电压值。

可选地，所述异常检测电路包括第二RC振荡电路和第二信号发生器；

所述第二RC振荡电路包括一个电容和多个阻抗值互不相同的阻抗单元，且每个阻抗单元与一个防雷器的遥信端串联，其中，所述电容串联在所述接地端与所述阻抗单元之间，或者，所述电容并联在所述常开触点及所述阻抗单元串联得到的串联支路两端；

所述第二信号发生器的输入端连接所述第二RC振荡电路，输出端连接所述异常信号采集电路的信号采集端，所述第二信号发生器用于依据所述第二RC振荡电路的频率产生对应频率的电信号；

所述异常信号采集电路的采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集所述第二信号发生器产生的信号的频率值。

第二方面，本发明还提供了一种防雷器故障检测方法，应用于第一方面任意一种可能的实现方式所述的防雷器故障检测电路中，所述方法包括：

获取所述异常检测电路上的电信号的数值；

基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器。

可选地，所述获取所述异常检测电路上的电信号的数值，包括：

接收所述异常信号采集电路采集的所述异常检测电路上的电信号的电压值；

所述基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器，包括：

基于所述异常检测电路上的电信号的电压值与防雷器之间的映射关系，查找接收到的所述电压值对应的防雷器。

可选地，所述获取所述异常检测电路上的电信号的数值，包括：

接收所述异常信号采集电路采集的所述异常检测电路上的电信号的频率值；

所述基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器，包括：

基于所述异常检测电路上的电信号的频率值与防雷器之间的映射关系，查找接收到的所述频率值对应的防雷器。

本发明提供的防雷器故障检测电路，通过异常检测电路与防雷器的遥信端连接，当防雷系统中的不同防雷器发生故障时，该异常检测电路上的电信号的数值不同。异常信号采集电路采集异常检测电路上的电信号，并将采集的电信号传输至控制单元。控制单元基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号确定发生故障的防雷器。该方案能够检测到发生故障的防雷器的具体位置，而且不会增加防雷器的硬件成本。

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他的附图。

图1是传统的防雷器故障检测电路的示意图；

图2是本发明提供的一种防雷器故障检测电路的框图；

图3～图6是本发明提供的一类防雷器故障检测电路的示意图；

图7～图10是本发明提供的另一类防雷器故障检测电路的示意图；

图11是本发明提供的一种常开触点型防雷器故障检测电路的示意图；

图12是本发明提供的另一种常开触点型防雷器故障检测电路的示意图；

图13是本发明提供的又一种常开型防雷器故障检测电路的示意图；

图14是本发明提供的再一种常开型防雷器故障检测电路的示意图；

图15是本发明提供的一种防雷器故障检测方法的流程图。

具体实施方式

现有的一种防雷器故障检测方案在每一个防雷器本体上增加故障指示装置，该方案无法实现远程监控指示，而且增加了防雷器的成本。为了解决这个问题，提出了另一种防雷器故障检测方案，如图1所示，遥信端为常闭触点，把防雷系统中的所有防雷器的遥信端串联，串联支路的首端连接电源VCC，串联支路的末端通过下拉电阻连接接地端。正常情况下，下拉电阻上的电压为VCC的电压值；如果串联支路中有防雷器损坏或异常，则下拉电阻上的电压值发生变化。通过检测下拉电阻上的电压信号判定是否存在故障的防雷器，并发送至远程控制中心或上位机。发明人在研发过程中发现，此种方式只能粗略检测整条线路上存在发生故障的防雷器，无法定位到线路中发生故障的防雷器。

为了解决上述问题，提出了一种防雷器故障检测电路，应用于防雷系统中，该防雷系统包括至少两个带有遥信端的防雷器。其中，该检测电路包括异常检测电路、异常信号采集电路和控制单元。异常检测电路与防雷器的遥信端连接，当防雷系统中的不同防雷器发生故障时，该异常检测电路上的电信号的数值不同。异常信号采集电路采集异常检测电路上的电信号，并将采集的电信号传输至控制单元。控制单元基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号确定发生故障的防雷器。该方案能够检测到发生故障的防雷器，而且不会增加防雷器的硬件成本。

请参见图2，示出了本发明提供的一种防雷器故障检测电路的原理示意图，该电路用于检测防雷系统中的防雷器是否故障，其中，防雷系统包括至少两个带有遥信端的防雷器。

如图2所示，该电路包括异常检测电路101、异常信号采集电路102和控制单元103。

其中，异常检测电路101与所述至少两个防雷器的遥信端连接，当防雷系统中的不同防雷器故障时该异常检测电路101输出电信号的数值不同。

异常信号采集电路102与异常检测电路101连接，采集异常检测电路101输出的电信号并传输至控制单元103。

在本发明的实施例中，异常检测电路101的电路结构决定了异常信号采集电路102要采集的电信号的类型，例如，当不同的防雷器发生故障时，异常检测电路101产生电压值不同的电信号，此种情况下，异常信号采集电路102采集电压值；又如，当不同的防雷器发生故障时，异常检测电路101产生频率值不同的电信号，此种情况下，异常信号采集电路102采集频率值。

控制单元基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，查找所采集的电信号的数值所对应的防雷器，并确定该防雷器发生故障。

此外，需要在防雷系统中预先存储电信号数值与防雷器之间的映射关系，例如，存储有电信号的不同电压值与防雷器之间的映射关系。或者，存储有电信号的不同频率值与防雷器之间的映射关系。

在本发明的一个实施例中，可以预先存储电信号的数值与防雷器的标识信息之间的映射关系，例如，电压值V1与防雷器MOV1对应，电压值V2与防雷器MOV2对应等等，MOV*是防雷系统中防雷器的唯一标识，通过该唯一标识能够唯一确定一个防雷器。

具体应用时，一个已经构建完成的防雷系统中，异常检测电路的电路结构固定，这也决定了需要预先存储电信号的哪个属性数值与防雷器之间的映射关系。

控制单元103接收到异常信号收集电路传输的电信号的数值后，依据系统中预先存储的电信号的不同数值与防雷器之间的映射关系确定出当前系统中发生故障的防雷器的具体信息。

进一步，控制单元103能够将发生故障的防雷器的信息(如标识信息)发送至远程控制中心或上位机，实现远程监控及指示发生故障的防雷器的具体位置。

本实施例提供的防雷器故障检测电路，通过异常检测电路与防雷器的遥信端连接，当防雷系统中的不同防雷器发生故障时，该异常检测电路上的电信号的数值不同。异常信号采集电路采集异常检测电路上的电信号，并将采集的电信号传输至控制单元。控制单元基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号确定发生故障的防雷器。该方案能够检测到发生故障的防雷器的具体位置，而且不会增加防雷器的硬件成本。

防雷器的遥信端包括常闭触点型和常开触点型，不同触点类型的防雷系统中异常检测电路的电路结构也不同。

首先，结合图3～图10介绍遥信端为常闭触点的防雷器故障检测电路，常闭触点型防雷器在正常工作时，常闭触点闭合，当防雷器发生故障时，其常闭触点断开。

对于常闭触点型防雷器而言，异常检测电路包括两类，其中一类是在不同的防雷器发生故障时输出不同电压值的电信号，如图3～图6所示的实施例；另一类是在不同的防雷器发生故障时输出不同频率的电信号，如图7～图10所示的实施例。

下面先介绍图3～图6所示的防雷器故障检测电路的电路结构及工作原理：

其中，图3～图6所示的实施例包括N个防雷器，其中，N≥2且N为正整数。

N个防雷器的遥信端均为常闭触点，而且，N个防雷器的遥信端依次串联，得到的串联支路的起始端连接电源VCC，串联支路的末端连接接地端GND。

如图3所示，异常检测电路包括一个下拉电阻R_ref(即第一下拉电阻)和N个阻抗单元，而且N个阻抗单元的阻抗互不相同。

每个阻抗单元均与一个防雷器的遥信端并联，且每个防雷器的遥信端并联一个阻抗单元。

R_ref串联在串联支路的末端与接地端之间，即，R_ref串联在第N个防雷器的遥信端与GND之间。

异常信号收集电路102的采集端连接R_ref连接遥信端的一端，信号输出端连接控制单元103的采集信号输入端。该异常信号收集电路102用于采集R_ref上的电压值。

正常情况下，每个防雷器的常闭型遥信端均处于闭合状态，电流流经防雷器遥信端，并联的阻抗单元被旁路。此种情况下，电路中电流为Ia，电流方向如图3中Ia标识线上的箭头所示。此时，异常信号收集电路102采集的电压信号V_ref等于电源VCC的电压值Vcc，即V_ref＝Vcc。

当有防雷器损坏时，线路中的电流方向将发生改变。例如，当第1个防雷器MOV1损坏时，MOV1的常闭型遥信端断开，此时并联在MOV1的遥信端两侧的阻抗单元R1接入电路中；其它正常的防雷器的常闭型遥信端仍处于闭合状态。因此，电路中电流为Ib，且依次流经R1和R_ref，电流方向如图3中Ib的标识线上的箭头所示。

此种情况下，异常信号收集电路102采集的电压信号V_ref的计算公式如下：

V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R1) (1)

由于不同防雷器并联的阻抗单元的阻抗值互不相同，所以，当不同防雷器损坏时，公式1中的分母互不相同，因此，V_ref的电压值也互不相同。系统中预先存储有不同的电压值与损坏的防雷器的标识之间的映射关系。

当控制单元接收到异常信号收集电路102传输的V_ref的电压值后，查找电压值与防雷器之间的映射关系，确定出发生故障的防雷器是MOV1。

下面以一个具体的实例进行说明，假设防雷系统中包含3个防雷器分别为MOV1、MOV2和MOV3，且R1、R2、R3的阻值互不相同。

若MOV1发生损坏，R1接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R1)；

若MOV2发生损坏，R2接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R2)；

若MOV3发生损坏，R3接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R3)；

若MOV1和MOV2都损坏，R1和R2接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R1+R2)；

若MOV1和MOV3都损坏，R1和R3接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R1+R3)；

若MOV2和MOV3都损坏，R2和R3接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R2+R3)；

若MOV1、MOV2和MOV3均损坏，R1、R2和R3均接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R1+R2+R3)；

由上述可能的防雷器损坏情况可知，不同的损坏情况下异常信号收集电路所采集的电压值不相同。

控制单元内部存储有V_ref的不同电压值对应的防雷器。控制单元根据异常信号采集电路采集的不同的V_ref值，就能判定损坏的防雷器。防雷系统构建完成后，每个防雷器的位置固定，即建立了防雷器的标识与其安装位置之间的映射关系。通过防雷器的标识及安装位置之间的映射关系，能够确定发生故障的防雷器的具体安装位置。

本实施例提供的防雷器故障检测电路，每个防雷器的遥信端均并联一个阻抗值不同的阻抗单元，当任意一个阻抗单元发生故障时，都能够确定出发生故障的防雷器，故障定位精确度高。

请参见图4，示出了另一种防雷器故障检测电路的示意图，本实施例与图3所示实施例的区别在于，异常信号采集电路102的采集位置不同，以及增加了上拉电阻R_ref2，其它部分相同。

本实施中，异常信号采集电路102的采集端连接在任意两个相邻的阻抗单元的公共节点处，用于采集该公共节点处的电压值。

以图4中所示的异常信号采集电路102的连接在R2和R3之间为例进行说明；

若MOV1损坏，R1接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref2/(R_ref2+R1+R_ref1)；

若MOV2损坏，R2接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref2/(R_ref2+R2+R_ref1)

若MOV3损坏，R3接入电路中，则V_ref＝Vcc×(R_ref2+R3)/(R_ref2+R3+R_ref1)；

若MOVN损坏，RN接入电路中，则V_ref＝Vcc×(R_ref2+RN)/(R_ref2+RN+R_ref1)。

其它损坏情况以此类推，此处不再一一赘述。

请参见图5，示出了本发明另一种防雷器故障检测电路的示意图，本实施例与上述的图3所示实施例的区别在于，本实施例中阻抗单元的数量小于防雷器的数量，即防雷器与阻抗单元之间是多对一关系。

本实施例中，将防雷器串联支路中相邻的预设数量个防雷器划分为一个防雷器组，每一个防雷器组并联一个阻抗单元。

其中，预设数量大于或等于1且小于防雷系统中防雷器的总数量。

例如，对于一个包含N个防雷器的防雷系统中可以包括多种类型的防雷器组，如分别由1、2、3、……、(N-1)个防雷器构成的防雷器组。

如图5所示，防雷系统中包括一个由2个防雷器构成的防雷器组，以及(N-2)个由1个防雷器构成的防雷器组。每个防雷器组并联一个阻抗单元。

具体的，MOV1和MOV2的遥信端串联线路并联阻抗单元R1，其它每个防雷器的遥信端分别并联一个阻抗单元。

异常信号检测电路102的采集端连接下拉电阻R_ref与遥信端连接的一端，即采集R_ref上的电压信号V_ref。

图5所示的示例若MOV1和MOV2中的任意一个损坏或两个都损坏，R1接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R1)；

若MOV3损坏，R2接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R2)；

若MOV1和MOV3都损坏，或者，MOV2和MOV3都损坏，R1和R3接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref/(R_ref+R1+R3)。

以此类推，得到所有可能的损坏情况对应的V_ref值，并在控制单元内部存储有V_ref的不同电压值对应的防雷器之间的映射关系。

需要说明的是，本实施例中存储的映射关系的具体数值与图3所示实施例中存储的映射关系的具体数值不同。

控制单元根据异常信号采集电路采集的不同的V_ref值，就能判定损坏的防雷器。但是，如果故障的防雷器存在于包含多个防雷器的防雷器组中，则该方案只能定位该防雷器组存在故障，无法具体定位防雷器组中的哪一个或哪几个防雷器发生故障。

请参见图6，示出了本发明提供的又一种防雷器故障检测电路的示意图，本实施例与图5所示实施例的区别在于：本实施例中异常信号采集电路的采集端连接在任意两个阻抗单元的公共节点处，且增加了上拉电阻R_ref2,其它部分与图5相同。

如图6所示，异常信号采集电路102的采集端设置在阻抗单元R1和阻抗单元R2的公共节点处，即该异常信号采集电路102用于检测该公共节点处的电压。

下面将介绍图7～图10所示的防雷器故障检测电路的电路结构及工作原理：

其中，图7～图10所示的实施例包括N个防雷器，其中，N≥2且N为正整数。

N个防雷器的遥信端均为常闭触点，而且，N个防雷器的遥信端依次串联，得到的串联支路的起始端连接电源VCC，串联支路的末端连接接地端GND。

如图7所示，异常检测电路101包括RC串联振荡电路。信号发生器104用于依据RC振荡电路产生的电信号输出相应的频率信号，如果RC振荡电路产生的电信号改变，则信号发生器104输出的频率信号也会相应改变。

异常信号采集电路102用于采集信号发生器104输出的电信号的频率值。

该RC串联振荡电路包括一个电容C和N个阻抗值互不相同的阻抗单元，每个阻抗单元与一个防雷器的遥信端并联，且一个防雷器的遥信端与一个阻抗单元并联。电容C串联在遥信端与GND之间。

该RC串联振荡电路输出的电信号的频率值f_ref＝f(R，C)，而且，该RC串联振荡电路中的电容C采用固定电容值。当不同的防雷器故障时，接入电路中的阻抗单元的阻抗值不同，因此，RC串联振荡电路产生的电信号的频率值不同。

正常情况下，每个防雷器遥信端并联的阻抗单元均被旁路，接入电路中的阻抗值为0。

若MOV1损坏，R1接入电路中，则f_ref＝f(R1，C)；

若MOV2损坏，R2接入电路中，则f_ref＝f(R2，C)；

若MOV3损坏，R3接入电路中，则f_ref＝f(R3，C)；

若MOV 1和MOV2损坏，R1和R2接入电路中，则f_ref＝f(R1+R2，C)；

若MOV1和MOV3损坏，R1和R3接入电路中，则f_ref＝f(R1+R3，C)；

若MOV1、MOV2和MOV3均损坏，则R1、R2和R3接入电路中，则f_ref＝f(R1+R2+R3，C)；

以此类推，不同防雷器发生故障时，输出的电信号的频率值互不相同。控制单元内预先存储有不同的频率值与防雷器之间的映射关系，当接收到异常信号采集电路102采集的频率值，查找该映射关系确定出发生故障的防雷器。

可选地，将图7所示实施例中的RC串联振荡电路更换为RC并联振荡电路，得到图8所示的故障检测电路。其中，图8所示实施例中计算f_ref＝f(R，C)的函数f，与图7所示实施例中计算f_ref＝f(R，C)中的函数f不同，其它内容均相同，此处不再赘述。

本实施例提供的防雷器故障检测电路，每个防雷器的遥信端均并联有一个阻抗单元，因此，当任意一个阻抗单元发生故障时，都能够确定出发生故障的防雷器，故障定位精确度高。

请参见图9，示出了本发明提供的又一种防雷器故障检测电路的示意图，与图7所示实施例的区别之处在于：本实施例中防雷器与阻抗单元为多对一的关系。

如图9所示，RC串联振荡电路包括一个电容和多个阻抗值不同的阻抗单元，其中，阻抗单元的数量大于2个且小于防雷器的总数量。

本实施例中，将防雷器串联支路中相邻的预设数量个防雷器划分为一个防雷器组，每一个防雷器组并联一个阻抗单元。电容串联在遥信端与GND之间。

其中，预设数量大于或等于1且小于防雷系统中防雷器的总数量。

例如，图9所示的示例中，MOV1和MOV2串联后并联阻抗单元R1，其它每个防雷器均并联一个阻抗单元，如MOV3与阻抗单元R2并联，MOV4与阻抗单元R3并联。而且，各个阻抗单元的阻值互不相同。

若MOV1和MOV2中的任意一个损坏或两个都损坏，R1接入电路中，则f_ref＝f(R1，C)；

若MOV3损坏，R2接入电路中，则f_ref＝f(R2，C)；

若MOV1和MOV3都损坏，或者，MOV2和MOV3都损坏，R1和R2接入电路中，则f_ref＝f(R1+R2，C)。

以此类推，得到所有可能的损坏情况对应的f_ref值，并在控制单元内部存储有不同的f_ref值与对应的防雷器之间的映射关系。

需要说明的是，本实施例中存储的映射关系的具体数值与图7所示实施例中存储的映射关系的具体数值不同。

控制单元根据异常信号采集电路采集的不同的f_ref值，就能判定损坏的防雷器。但是，如果故障的防雷器存在于包含多个防雷器的防雷器组中，则该方案只能定位该防雷器组存在故障，无法具体定位防雷器组中的哪一个或哪几个防雷器发生故障。

可选地，可以将图9所示实施例中的RC串联振荡电路还可以更换为RC并联振荡电路，得到图10所示的防雷器故障检测电路。其中，图10所示实施例中计算f_ref＝f(R，C)的函数f，与图9所示实施例中计算f_ref＝f(R，C)中的函数f不同，其它内容均相同，此处不再赘述。

本实施例提供的防雷器故障检测电路，预设数量个相邻的防雷器并联一个阻抗单元，减少了阻抗单元的数量，降低了硬件成本。

对于常开触点型防雷器而言，异常检测电路包括两类，其中一类是在不同的防雷器发生故障时输出不同电压值的电信号，如图11和图12所示的防雷器故障检测电路；另一类是在不同的防雷器发生故障时输出不同频率的电信号，如图13和图14所示的防雷器故障检测电路。

防雷系统包括N个常开触点型防雷器，每个防雷器的常开触点型遥信端的一端连接电源VCC，另一端连接接地端。

请参见图11，该防雷器故障检测电路101包括：N个阻抗值互不相同的阻抗单元和一个下拉电阻R_ref(即第二下拉电阻)。

其中，每个阻抗单元均与一个防雷器的遥信端串联，即每个阻抗单元与遥信端构成的串联线路相互并联。下拉电阻R_ref串联在遥信端的公共节点与接地端GND之间。

异常信号采集电路102的采集端连接遥信端的公共节点，用于采集该公共节点的电压值，即下拉电阻R_ref上的电压值。

正常情况下，每个防雷器的常开触点均处于断开状态，当任意一个防雷器发生故障时，该防雷器的常开触点闭合，此时，电源VCC和GND之间形成通路，该通路中阻抗单元和R_ref1串联分压，可以计算得到R_ref1上的电压。

若MOV1损坏，R1接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref1/(R_ref1+R1)；

若MOV2损坏，R2接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref1/(R_ref1+R2)；

若MOV3损坏，R3接入电路中，则V_ref＝Vcc×R_ref1/(R_ref1+R3)；

若MOV1和MOV2都损坏，R1和R2并联后与R_ref1串联，则V_ref＝Vcc×R_ref1/((R1//R2)+R_ref1)，其中，R1//R2表示R1与R2并联后的阻抗值；

若MOV1和MOV3都损坏，R1和R3并联后与R_ref1/串联，则V_ref＝Vcc×R_ref1/((R1//R3)+R_ref1)，其中，R1//R3表示R1与R3并联后的阻抗值；

若MOV1、MOV2和MOV3都损坏，R1、R2和R3并联后与R_ref串联，则V_ref＝Vcc×R_ref1/((R1//R2//R3)+R_ref1)，其中，R1//R2//R3表示R1、R2、R3并联后的阻抗值。

以此类推，可以得到所有可能发生的故障情况所对应的V_ref值，在控制单元内存储不同V_ref与防雷器的映射关系。当控制单元103接收到异常信号采集电路102采集的V_ref值之后，查找不同V_ref与防雷器的映射关系定位发生故障的防雷器。

本实施例提供的防雷器故障检测电路，在每一个防雷器的常开型遥信端串联一个阻抗单元，且每个防雷器串联的阻抗单元的阻抗值互不相同。当任意一个阻抗单元发生故障时，都能够确定出发生故障的防雷器，故障定位精确度高。

请参见图12，示出了另一种常开触点型防雷器故障检测电路的示意图，本实施例与图11所示实施例的区别在于：本实施中设置有上拉电阻R_ref 2，而且，异常信号采样电路102设置在上拉电阻R_ref2连接防雷器常开触点的一端。

每个防雷器串联的阻抗单元的阻值互不相同，当有防雷器发生故障时，异常信号采集电路102采集到的电压信号不同，例如：

若MOV1损坏，R1接入电路中，则V_ref＝Vcc×R1/(R_ref2+R1)；

若MOV2损坏，R2接入电路中，则V_ref＝Vcc×R2/(R_ref2+R2)；

若MOV3损坏，R3接入电路中，则V_ref＝Vcc×R3/(R_ref2+R3)；

若MOV1和MOV2都损坏，R1和R2并联后接入电路中，则V_ref＝Vcc×(R1//R2)/((R1//R2)+R_ref2)，其中，R1//R2表示R1与R2并联后的阻抗值；

其它情况以此类推，此处不再一一赘述。

请参见图13，该防雷器故障检测电路中的异常检测电路包括RC串联振荡电路。

该RC串联振荡电路包括一个电容C和N个阻抗单元，且N个阻抗单元的阻抗值互不相同。每个阻抗单元与一个防雷器的遥信端串联。电容C连接在N个阻抗单元的公共节点与GND之间。

例如，阻抗单元R1与MOV1串联，阻抗单元R2与MOV2串联，R3与MOV3串联，依次类推，RN与MOVN串联。电容C连接在R1～RN的公共节点及GND之间。

信号发生器104的输入端连接异常检测电路101，输出端连接异常信号采集电路102，即异常信号采集电路102采集信号发生器104输出信号的频率。其中，信号发生器104产生的信号的频率与异常检测电路101中RC串联振荡电路的频率相同。

该RC串联振荡电路输出的电信号的频率值f_ref＝f(R，C)，其中，R为发生故障的防雷器所在支路的等效电阻。当不同的防雷器故障时，接入电路中的阻抗单元的阻抗值不同，因此，RC串联振荡电路产生的电信号的频率值不同。

若MOV1损坏，R1接入电路中，则f_ref＝f(R1，C)；

若MOV2损坏，R2接入电路中，则f_ref＝f(R2，C)；

若MOVN损坏，RN接入电路中，则f_ref＝f(RN，C)；

若MOV1和MOV2损坏，R1和R2并联接入电路中，则f_ref＝f(R1//R2，C)；

若MOVi和MOVj损坏，Ri和Rj并联接入电路中，则f_ref＝f(Ri//Rj，C)；

以此类推，不同防雷器发生故障时，输出的电信号的频率值互不相同。控制单元内预先存储有不同的频率值与防雷器之间的映射关系，当接收到异常信号采集电路102采集的频率值，查找该映射关系确定出发生故障的防雷器。

可选地，将图13所示的防雷器故障检测电路中的RC串联振荡电路更换为RC并联振荡电路得到如图14所示的防雷器故障检测电路。

其中，图14所示实施例中计算f_ref＝f(R，C)的函数f，与图13所示实施例中计算f_ref＝f(R，C)中的函数f不同，其它内容均相同，此处不再赘述。

本实施例提供的防雷器故障检测电路，每个防雷器的遥信端均串联一个阻抗单元，且每个阻抗单元的阻抗值都互不相同，因此，当任意一个阻抗单元发生故障时，都能够确定出发生故障的防雷器，故障定位精确度高。

另一方面，本发明还提供了防雷器故障检测方法实施例。

请参见图15，示出了本发明提供的一种防雷器故障检测方法的流程图，该方法应用于上述实施例提供的防雷器故障检测电路的控制单元中，该方法可以包括以下步骤：

S110，获取所述异常检测电路上的电信号的数值。

S120，基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器。

在本发明的一种应用场景中，所述电信号的数值为电压值，异常信号采集电路能够采集异常检测电路的电信号的电压值并提供给控制单元。此种应用场景下，控制单元基于电压值与防雷器之间的映射关系，确定接收到的电压值所对应的防雷器。

在本发明的另一种应用场景中，所述电信号的数值为频率值，异常信号采集电路能够采集信号发生器输出的频率信号的频率值并提供个控制单元，其中，信号发生器依据异常检测电路产生的电信号输出相应的频率信号。此种应用场景下，控制单元基于电信号的频率值与防雷器之间的映射关系，查找到接收到的频率值对应的防雷器。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本申请各实施例中的装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种防雷器故障检测电路，其特征在于，应用于防雷系统，所述防雷系统包括至少两个防雷器，且每个所述防雷器带有遥信端；所述防雷器故障检测电路包括：异常检测电路、异常信号采集电路和控制单元；

各所述防雷器的遥信端均为常闭触点，所述防雷器的遥信端依次串联连接，且所述异常检测电路中的各阻抗单元分别与至少一个对应的所述遥信端并联连接；或者，

各所述防雷器的遥信端均为常开触点，所述防雷器的遥信端并联连接，且所述异常检测电路中的各阻抗单元分别与对应的所述遥信端串联连接；

所述异常检测电路在不同的防雷器故障时输出的电信号的数值不同；

所述异常信号采集电路与所述异常检测电路连接，用于采集所述异常检测电路的电信号并传输至所述控制单元；

所述控制单元，用于基于电信号的数值与防雷器的之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器。

2.根据权利要求1所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述防雷系统中的防雷器的遥信端均为常闭触点，且所述防雷系统中的全部防雷器的遥信端依次串联得到串联支路，所述串联支路的起始端连接电源，所述串联支路的末端连接接地端。

3.根据权利要求2所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述异常检测电路包括一个第一下拉电阻和至少两个阻抗值互不相同的所述阻抗单元，且所述阻抗单元的数量小于或等于所述防雷器的数量；

所述串联支路上相邻的预设数量个防雷器为一个防雷器组，所述预设数量大于或等于1且小于所述防雷系统中防雷器的总数量；

每一个防雷器组的遥信端串联线路两端均并联一个所述阻抗单元；

所述第一下拉电阻串联在所述串联支路的末端与所述接地端之间。

4.根据权利要求3所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述异常信号采集电路包括采集端和采集信号输出端；

所述采集端与所述第一下拉电阻连接防雷器的遥信端的一端连接，所述采集信号输出端连接所述控制单元的采集信号输入端，所述异常信号采集电路采集所述第一下拉电阻上的电压值。

5.根据权利要求3所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述异常检测电路还包括串联在所述串联支路与电源之间的第一上拉电阻；所述异常信号采集电路包括采集端和采集信号输出端；

所述采集端连接任意两个相邻的阻抗单元的公共节点，所述采集信号输出端连接所述控制单元的采集信号输入端，所述异常信号采集电路采集所述公共节点的电压值。

6.根据权利要求2所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述异常检测电路包括第一RC振荡电路和第一信号发生器；

所述第一RC振荡电路包括一个电容和多个阻抗值互不相同的阻抗单元，且每个阻抗单元与至少一个防雷器的遥信端并联；

所述第一信号发生器的输入端连接所述第一RC振荡电路，输出端连接所述异常信号采集电路的信号采集端，所述第一信号发生器用于依据所述第一RC振荡电路的频率产生对应频率的电信号；

所述异常信号采集电路的采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集所述第一信号发生器产生的信号的频率值。

7.根据权利要求6所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，

所述电容串联在所述串联支路的末端与所述接地端之间；

或者，

所述电容与所述串联支路并联。

8.根据权利要求1所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述防雷系统中的防雷器的遥信端均为常开触点，且每个常开触点的一端均连接电源，另一端连接接地端。

9.根据权利要求8所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，

所述异常检测电路包括一个第二下拉电阻和多个阻抗值互不相同的所述阻抗单元，且所述阻抗单元的数量等于所述防雷器的数量；

每个所述阻抗单元与一个防雷器的遥信端串联；

所述第二下拉电阻串联在所述多个阻抗单元的公共节点与接地端之间；

所述异常信号采集电路的采集端连接所述阻抗单元的公共节点，采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集所述第二下拉电阻上的电压值。

10.根据权利要求8所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述异常检测电路包括一个第二上拉电阻和多个阻抗值互不相同的阻抗单元，且所述阻抗单元的数量等于所述防雷器的数量；

每个所述阻抗单元与一个防雷器的遥信端串联；

所述第二上拉电阻串联在多个遥信端的公共节点与所述电源之间；

所述异常信号采集电路的采集端连接所述阻抗单元的公共节点，采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集与所述第二上拉电阻串联的阻抗单元上的电压值。

11.根据权利要求8所述的防雷器故障检测电路，其特征在于，所述异常检测电路包括第二RC振荡电路和第二信号发生器；

所述第二RC振荡电路包括一个电容和多个阻抗值互不相同的阻抗单元，且每个阻抗单元与一个防雷器的遥信端串联，其中，所述电容串联在所述接地端与所述阻抗单元之间，或者，所述电容并联在所述常开触点及所述阻抗单元串联得到的串联支路两端；

所述第二信号发生器的输入端连接所述第二RC振荡电路，输出端连接所述异常信号采集电路的信号采集端，所述第二信号发生器用于依据所述第二RC振荡电路的频率产生对应频率的电信号；

所述异常信号采集电路的采集信号输出端连接所述控制单元，所述异常信号采集电路采集所述第二信号发生器产生的信号的频率值。

12.一种防雷器故障检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-11任一项所述的防雷器故障检测电路中，所述方法包括：

获取所述异常检测电路上的电信号的数值；

基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述获取所述异常检测电路上的电信号的数值，包括：

接收所述异常信号采集电路采集的所述异常检测电路上的电信号的电压值；

所述基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器，包括：

基于所述异常检测电路上的电信号的电压值与防雷器之间的映射关系，查找接收到的所述电压值对应的防雷器。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述获取所述异常检测电路上的电信号的数值，包括：

接收所述异常信号采集电路采集的所述异常检测电路上的电信号的频率值；

所述基于电信号的数值与防雷器之间的映射关系，以及采集的电信号，确定发生故障的防雷器，包括：

基于所述异常检测电路上的电信号的频率值与防雷器之间的映射关系，查找接收到的所述频率值对应的防雷器。

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