CN112600181B - 一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，包括强电磁脉冲防护单元和劣化监测单元；强电磁脉冲防护单元包括多个设置在包括直流供电、交流供电和/或通信在内的多条线路上的防护模块；防护模块通过泄放回路泄放馈入线路的电磁脉冲，并采用独立的电流传感器采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；劣化监测单元对每条电磁脉冲泄放回路的防护器件分别建立防护器件寿命模型，记录每一防护器件每次电磁脉冲泄放产生的电流数据特征；进行电流数据的前向叠加，判断对应的防护器件的劣化程度，预判防护模块的寿命。本发明可在线监测防护元件劣化程度和故障信息，提高了系统的可靠性。

Description

一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统
技术领域
本发明属于电磁防护技术领域，具体涉及一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统。
背景技术
强电磁脉冲防护通过保护器件来泄放馈入系统的电磁脉冲，保护系统不受强电磁脉冲的伤害。但保护器件一旦发生故障，不仅起不到保护作用，而且还有可能引发断电、甚至发生火灾，对人员和设备都可能造成极大的伤害，因此，需实时监测和提前预判防护器件的工作状态或故障信息，以及防护器件劣化过程。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在公开了一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统，解决防护器件劣化自监测问题。
本发明公开了一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统，包括：强电磁脉冲防护单元和劣化监测单元；
所述强电磁脉冲防护单元，包括多个设置在包括直流供电、交流供电和/或通信在内的多条线路上的防护模块；所述防护模块通过泄放回路泄放馈入线路的电磁脉冲，并采用独立的电流传感器采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述劣化监测单元与所述强电磁脉冲防护单元连接，对每条电磁脉冲泄放回路的防护器件分别建立防护器件寿命模型，记录每一防护器件每次电磁脉冲泄放产生的电流数据特征；在防护器件寿命模型中，进行电流数据的前向叠加，判断对应的防护器件的劣化程度；基于防护模块的每条电磁脉冲泄放回路的防护器件的劣化程度，对对应的防护模块的寿命进行预判。
进一步地，所述强电磁脉冲防护单元包括第一防护模块、第二防护模块和/或第三防护模块；
所述第一防护模块设置在直流供电线路上，用于对直流供电线路的正和/或负极馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述第二防护模块设置在三相四线制的交流供电线路上，用于对交流供电线路的U、V、W相火线和/或零线N上馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述第三防护模块设置在通信线路上，用于对通信线路的TX+线和/或TX-线馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征。
进一步地，所述第一防护模块的泄放回路包括两条，一条为从直流供电线路的正极V+馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路，另一条为从直流供电线路的负极V-馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；在每条泄放回路上都包括一个压敏电阻，两条泄放回路共用一个气体放电管；每条泄放回路采集的电流数据特征为回路中脉冲电流的脉宽、峰值和次数。
进一步地，所述第二防护模块的泄放回路包括三条，一条为从交流供电线路的U相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路，另一条为从交流供电线路的V相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路；第三条为从交流供电线路的W相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路；在每条泄放回路上都包括一个压敏电阻和一个气体放电管；每条泄放回路采集的电流数据特征为回路中脉冲电流的脉宽、峰值和次数；第二防护模块还包括一个连接在零线N与地线PE之间的气体放电管，用于泄放从零线N馈入到地线PE的强电磁脉冲。
进一步地，所述第三防护模块采用两级防护线路，前级为电流泄放回路，后级为电压嵌位回路，在两级防护线路之间，包括隔离两级防护线路的阻抗器件；
所述电流泄放回路包括共用气体放电管的两个泄放回路，一条为从通信线路TX+线馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；另一条为从通信线路TX-线馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；后级采用连接在通信线路TX+线和通信线路TX-线之间的瞬态抑制二极管对因电磁脉冲引起的输出电压变化进行嵌位；第三防护模块采集泄放的电流数据特征为流经所述通信线路TX+线或TX-线的脉冲电流的脉宽、峰值和次数。
进一步地，所述劣化监测单元中包括与泄放回路上的每个压敏电阻、气体放电管或瞬态抑制二极管对应的防护器件寿命模型；
压敏电阻的寿命模型中包括泄放的浪涌电流处理峰值IpM等级项、每个IpM等级对应的浪涌电流的冲击次数InM记录项和冲击时长ItM记录项；
所述浪涌电流处理峰值IpM等级根据压敏电阻的电气参数分为NM个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NM级为可耐受的最大峰值等级，NM+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级；
气体放电管的寿命模型中包括泄放的浪涌电流处理峰值IpG等级项、每个IpG等级对应的浪涌电流的冲击次数InG记录项和冲击时长ItG记录项；还包括流经气体放电管的交流放电电流的电流值I、频率F、时间T和电流正/负变换次数N在内交流放电电流参数项；
所述耐受浪涌电流处理峰值IpG等级根据压敏电阻的电气参数分为NG个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NG级为可耐受的最大峰值等级，NG+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级；
所述瞬态抑制二极管的寿命模型中包括通过电流峰值IpT等级项、每个等级对应的冲击次数InT记录项和冲击时长ItT记录项；
所述耐受浪涌电流处理峰值IpT等级根据瞬态抑制二极管的电气参数分为NT个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NT级为可耐受的最大峰值等级，NT+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级。
进一步地，在劣化监测单元中对每个防护器件记录数据的前向叠加为，当监测到所述防护器件进行1次浪涌电流泄放后，根据浪涌电流的峰值在该防护器件的寿命模型中找到对应的浪涌电流峰值等级项，在对应的等级上冲击次数加1，并记录对应的冲击时长。
进一步地，所述劣化监测单元在判断防护器件的劣化程度时，
监测到的浪涌电流，若满足(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk≤nk级规定值)&(Ink≤nk级规定值)，则认为防护器件受到nk级电流强度的浪涌电流的冲击，防护器件性能正常，无故障，nk≤Nk；k为M、G或T；
若满足(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk＞nk级规定值)，则将其耐受次数自动在下一级电流强度定义的耐受冲击次数中进行前向叠加1，即认为防护器件从能量分布上受到峰值电流大于nk级电流峰值强度的浪涌冲击，防护器件是否出现故障，根据Ink是否超出下一级电流强度的耐受冲击次数判断；
若(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk≤nk级规定值)&(Ink＞n级规定值)，则认为防护器件出现故障；
若(Ipk≥Nk+1级规定值)，则认为防护器件受到最大强度的浪涌冲击，防护模块已受损。
进一步地，在预判防护模块的寿命时，
当防护模块中的泄放回路中包括串联的保护器件，则用于判断寿命的泄放回路的最大冲击次数为所有串联保护器件最小耐受冲击次数；最大冲击时长为所有串联保护器件的最短耐受时长。
进一步地，若所述劣化监测单元监测到，防护模块的电流长期保持在稳定的静态值，则判断该防护模块的防护器件已经短路或烧毁爆裂；
若在设定的周期范围内，监测到流经气体放电管的交流放电电流大于设定的电流阈值，正/负变换次数大于设定的次数阈值，则认为该气体放电管已受损，需进行维护或更换。
本发明至少可实现以下有益效果：
本发明可降低强电电磁脉冲作用在各设备电缆网中的电磁应力，降低进入系统设备端口的残余电压，保障电子设备的安全，同时在线监测强电磁脉冲防护的防护元件劣化程度和故障信息，提高了系统的可靠性。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例中的强电磁脉冲防护系统组成连接示意图；
图2为本发明实施例中的第一防护模块组成连接原理图；
图3为本发明实施例中的U路防护器组成连接原理图；
图4为本发明实施例中的第二防护模块组成连接原理图；
图5为本发明实施例中的第三防护模块组成连接原理图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本实施例公开了一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统，如图1所示，包括：强电磁脉冲防护单元和劣化监测单元；
所述强电磁脉冲防护单元，包括多个设置在包括直流供电、交流供电和/或通信在内的多条线路上的防护模块；所述防护模块通过泄放回路泄放馈入线路的电磁脉冲，并采用独立的电流传感器采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述劣化监测单元与所述强电磁脉冲防护单元连接，对每条电磁脉冲泄放回路的防护器件分别建立防护器件寿命模型，记录每一防护器件每次电磁脉冲泄放产生的电流数据特征；在防护器件寿命模型中，进行电流数据的前向叠加，判断对应的防护器件的劣化程度；基于防护模块的每条电磁脉冲泄放回路的防护器件的劣化程度，对对应的防护模块的寿命进行预判。
具体的，所述强电磁脉冲防护单元包括第一防护模块、第二防护模块和/或第三防护模块；
所述第一防护模块设置在直流供电线路上，用于对直流供电线路的正和/或负极馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述第二防护模块设置在三相四线制的交流供电线路上，用于对交流供电线路的U、V、W相火线和/或零线N上馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述第三防护模块设置在通信线路上，用于对通信线路的TX+线和/或TX-线馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征。
更具体的，所述第一防护模块的泄放回路包括两条，一条为从直流供电线路的正极V+馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路，另一条为从直流供电线路的负极V-馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；在每条泄放回路上都包括一个压敏电阻，两条泄放回路共用一个气体放电管；每条泄放回路采集的电流数据特征为回路中脉冲电流的脉宽、峰值和次数。
优选的，如图2所示，所述第一防护模块包括压敏电阻MOV1、MOV2，气体放电管GDT1、温度保险丝TF1，以及非接触式电流传感器CT1和CT2；
所述气体放电管GDT1为三端气体放电管；气体放电管GDT1的a端通过串联的压敏电阻MOV1与温度保险丝TF1连接到直流供电未保护端正极；气体放电管GDT1的b端通过压敏电阻MOV2连接直流供电未保护端负极；气体放电管GDT1的地端接地线PE；
所述非接触式电流传感器CT1套接在直流供电未保护端正极供电线上，所述非接触式电流传感器CT2套接在直流供电未保护端负极供电线上，采集泄放电流的电流数据特征输出到劣化监测单元。
所述第一防护模块还包括温度保险丝TF2；所述温度保险丝TF2与温度保险丝TF1紧贴；当浪涌电流过大时第一防护模块不足以泄放时，温度保险丝TF1和温度保险丝TF2热量过高熔断，温度保险丝TF1的熔断保护了第一防护模块中的防护元件，防止了短路故障，温度保险丝TF2的熔断输出第一防护模块故障信号到劣化监测单元，提示无法再提供防护作用，需更换。
更具体的，所述第二防护模块的泄放回路包括三条，一条为从交流供电线路的U相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路，另一条为从交流供电线路的V相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路；第三条为从交流供电线路的W相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路；在每条泄放回路上都包括一个压敏电阻和一个气体放电管；每条泄放回路采集的电流数据特征为回路中脉冲电流的脉宽、峰值和次数；第二防护模块还包括一个连接在零线N与地线PE之间的气体放电管，用于泄放从零线N馈入到地线PE的强电磁脉冲。
优选的，所述第二防护模块包括U路防护器、V路防护器和W路防护器；
所述U路防护器连接在三相交流供电的U相火线和零线N之间；
所述V路防护器连接在三相交流供电的V相火线和零线N之间；
所述W路防护器连接在三相交流供电的W相火线和零线N之间；
所述U路防护器、V路防护器和W路防护器的电路结构相同，分别吸收U相、V相和W相火线馈入的浪涌电流，防止浪涌电流进入交流供电的保护端；并采用非接触式电流传感器感应从U相、V相和W相火线馈入的浪涌电流信息。
如图3所示，所述U路防护器包括压敏电阻MOV3、气体放电管GDT3、温度保险丝TF3，以及非接触式电流传感器CT3；
所述气体放电管GDT3为两端气体放电管；气体放电管GDT3的b端与零线N连接，气体放电管GDT3的a端通过串联的压敏电阻MOV3与温度保险丝TF3连接到三相交流供电的U相火线；
所述非接触式电流传感器CT3套接在三相交流供电的U相火线上，采集泄放电流的电流数据特征输出到劣化监测单元。
所述U路防护器还包括温度保险丝TF4；所述温度保险丝TF4与温度保险丝TF3紧贴；温度保险丝TF4的两端分别与劣化数据采集器连接。
当交流供电的U路火线中馈入浪涌电流后，压敏电阻MOV3、气体放电管GDT3通过対零线N接通，吸收掉浪涌电流，非接触式电流传感器CT3采集泄放电流的电流数据特征。
当浪涌电流过大时，U路防护器不足以泄放时，温度保险丝TF3和温度保险丝TF4热量过高熔断，温度保险丝TF3的熔断保护了U路防护器中的防护元件，防止了短路故障，温度保险丝TF4的熔断被劣化数据采集器采集后，可知，U路防护器已经故障，无法再提供防护作用，需更换。
本实施例只以U路防护器为例，V路防护器和W路防护器与U路防护器的结构相同，参照U路防护器，在此就不一一赘述。
更优的，如图4所示的第二防护模块中还包括气体放电管GDT2，所述气体放电管GDT2连接在交三相交流供电的零线N与地线PE之间。
气体放电管GDT2作为防护元件，吸收从零线N馈入的浪涌电流。或在冲击电压过高时，使U路防护器、V路防护器和/或W路防护器中压敏电阻、气体放电管与气体放电管GDT2构成的串联电路中防护元件都导通，使浪涌电流从U路防护器、V路防护器和/或W路防护器经气体放电管GDT2到地线PE进行泄放。所述零线N上也可以套接非接触式电流传感器，以采集零线N上馈入的浪涌电流。
更具体的，所述第三防护模块采用两级防护线路，前级为电流泄放回路，后级为电压嵌位回路，在两级防护线路之间，包括隔离两级防护线路的阻抗器件；
所述电流泄放回路包括共用气体放电管的两个泄放回路，一条为从通信线路TX+线馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；另一条为从通信线路TX-线馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；
后级采用连接在通信线路TX+线和通信线路TX-线之间的瞬态抑制二极管对因电磁脉冲引起的输出电压变化进行嵌位，通过瞬态抑制二极管的导通，泄放掉脉冲电流，将保护端的输入电压嵌位到安全电压范围；
第三防护模块采集泄放的电流数据特征为流经所述通信线路TX+线或TX-线的脉冲电流的脉宽、峰值和次数。
优选的，如图5所示，所述第三防护模块包括瞬态抑制二极管TVS，气体放电管GDT4、温度保险丝TF5、机械式电磁继电器T1、非接触式电流传感器CT4和CT5，以及阻抗器件ZL；
电流泄放回路中气体放电管GDT4为三端气体放电管；气体放电管GDT4的a端连接到信号线的TX+线；气体放电管GDT1的b端连接到信号线的TX-线；气体放电管GDT4的地端接地线PE；
电压嵌位回路中所述瞬态抑制二极管TVS与温度保险丝TF5组成串联电路，连接在信号线的TX+线和TX-线之间；机械式电磁继电器T1的线圈与瞬态抑制二极管TVS并联，机械式电磁继电器T1的受控开关的两端输出电压嵌位回路状态；
当信号线的TX+线和/或TX-线中馈入浪涌电流后，气体放电管GDT4通过対地线PE接通，瞬态抑制二极管TVS通过导通使信号线的TX+线和TX-线短接方式，吸收掉浪涌电流，非接触式电流传感器CT4和/或CT5采集泄放电流的电流数据特征输出到劣化监测单元；通过机械式电磁继电器T1的开关闭合与导通情况可监测瞬态抑制二极管TVS处于吸收浪涌电流状态，或温度保险丝TF5熔断状态。
具体的，所述劣化监测单元中包括与泄放回路上的每个压敏电阻、气体放电管或瞬态抑制二极管对应的防护器件寿命模型；
其中，如表1所示，压敏电阻的寿命模型中包括泄放的浪涌电流处理峰值IpM等级项、每个IpM等级对应的浪涌电流的冲击次数InM记录项和冲击时长ItM记录项；
所述浪涌电流处理峰值IpM等级根据压敏电阻的电气参数分为NM个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NM级为可耐受的最大峰值等级，NM+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级；
表1
Figure BDA0002832203240000101
如表2所示，气体放电管的寿命模型中包括泄放的浪涌电流处理峰值IpG等级项、每个IpG等级对应的浪涌电流的冲击次数InG记录项和冲击时长ItG记录项；还包括流经气体放电管的交流放电电流的电流值I、频率F、时间T和电流正/负变换次数N在内交流放电电流参数项；
所述耐受浪涌电流处理峰值IpG等级根据压敏电阻的电气参数分为NG个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NG级为可耐受的最大峰值等级，NG+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级。
表2
Figure BDA0002832203240000102
如表3所示，所述瞬态抑制二极管的寿命模型中包括通过电流峰值IpT等级项、每个等级对应的冲击次数InT记录项和冲击时长ItT记录项；
所述耐受浪涌电流处理峰值IpT等级根据瞬态抑制二极管的电气参数分为NT个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NT级为可耐受的最大峰值等级，NT+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级。
表3
Figure BDA0002832203240000111
具体的，在劣化监测单元中对每个防护器件记录数据的前向叠加为，当监测到所述防护器件进行1次浪涌电流泄放后，根据浪涌电流的峰值在该防护器件的寿命模型中找到对应的浪涌电流峰值等级项，在对应的等级上冲击次数加1，并记录对应的冲击时长。
在本实施例中，所述劣化监测单元在判断防护器件的劣化程度时，
监测到的浪涌电流，若满足(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk≤nk级规定值)&(Ink≤nk级规定值)，则认为防护器件受到nk级电流强度的浪涌电流的冲击，防护器件性能正常，无故障，nk≤Nk；k为M、G或T；
若满足(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk＞nk级规定值)，则将其耐受次数自动在下一级电流强度定义的耐受冲击次数中进行前向叠加1，即认为防护器件从能量分布上受到峰值电流大于nk级电流峰值强度的浪涌冲击，防护器件是否出现故障，根据Ink是否超出下一级电流强度的耐受冲击次数判断；
若(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk≤nk级规定值)&(Ink＞n级规定值)，则认为防护器件出现故障；
若(Ipk≥Nk+1级规定值)，则认为防护器件受到最大强度的浪涌冲击，防护模块已受损。
所述劣化监测单元在预判防护模块的寿命时，
当防护模块中的泄放回路中只有一个防护器件时，以该防护器件的寿命作为泄放回路的寿命；
当防护模块中的泄放回路中包括串联的保护器件，则用于判断寿命的泄放回路的最大冲击次数为所有串联保护器件最小耐受冲击次数；最大冲击时长为所有串联保护器件的最短耐受时长。
具体的，以寿命最短的泄放回路的寿命作为防护模块的寿命。
更具体的，若所述劣化监测单元监测到，防护模块的电流长期保持在稳定的静态值，则判断该防护模块的防护器件已经短路或烧毁爆裂；
若在设定的周期范围内，监测到流经气体放电管的交流放电电流大于设定的电流阈值，正/负变换次数大于设定的次数阈值，则认为该气体放电管已受损，需进行维护或更换。
更为具体的，本实施例采用的非接触电流传感器方式对防护器件工作状态进行检测，该检测方式具有以下特点：a)非接触式采集，安全，可靠；b)纯阻性电流检测线性度好、分辨率可达1uA，能真实的反映线路中的电流波形情况。
为保证采集的准确性和防止信号处理出现混淆需滤除无用的干扰信号，本实施例劣化监测单元包括的信号采集模块选用可编程开关电容芯片，组成带通滤波器，同时采用精密放大器作为信号调理，使最终的处理信号幅值与劣化监测单元采用的MCU的采样及A/D转换区间保持一致，以获得最佳的A/D转换分辨率及精度。
劣化监测单元的MCU作为信号处理模块，担负着数据接收、FFT变换、漏电流超限警报、远程通讯等功能。本实施例中的MCU采用谐波分析法来对防护模块的漏电电流进行检测，其检测基理是MCU对处理后的信号以256Hz的采样频率进行采样，采样点数为256点，这样就可得到全电流的256点的采样数据。将M点数据进行傅里叶变换运算并将运算结果存入到数组中，得出的结果是M个点的复数，其分辨率为lHz，数组的第一个点为Hz＝0，即频率为0时的数值.也就是直流分量，而m＝51的点即是我们所需的工频状态的电流值，m＝151的点是三次谐波的电流值，m＝251的点为五次谐波点。由于奇次谐波对应于基波信号其峰点具有同相性，故将所有的谐波的阻性分量的峰峰值相加后即可得到防护线路全电流值。通过谐波分析法得到的漏电电流值更加准确，使计算的防护器件的寿命也更加准确。
并且，劣化监测单元，还可以通过RS422/CAN收发通信组件将电流数据和劣化监测结果上传到上位机。
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，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。

Claims (9)

1.一种具备器件劣化自监测功能的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，包括：强电磁脉冲防护单元和劣化监测单元；
所述强电磁脉冲防护单元，包括多个设置在包括直流供电、交流供电和/或通信在内的多条线路上的防护模块；所述防护模块通过泄放回路泄放馈入线路的电磁脉冲，并采用独立的电流传感器采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述劣化监测单元与所述强电磁脉冲防护单元连接，对每条电磁脉冲泄放回路的防护器件分别建立防护器件寿命模型，记录每一防护器件每次电磁脉冲泄放产生的电流数据特征；在防护器件寿命模型中，进行电流数据的前向叠加，判断对应的防护器件的劣化程度；基于防护模块的每条电磁脉冲泄放回路的防护器件的劣化程度，对对应的防护模块的寿命进行预判；
所述劣化监测单元中包括与泄放回路上的每个压敏电阻、气体放电管或瞬态抑制二极管对应的防护器件寿命模型；
压敏电阻的寿命模型中包括泄放的浪涌电流处理峰值IpM等级项、每个IpM等级对应的浪涌电流的冲击次数InM记录项和冲击时长ItM记录项；
所述浪涌电流处理峰值IpM等级根据压敏电阻的电气参数分为NM个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NM级为可耐受的最大峰值等级，NM+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级；
气体放电管的寿命模型中包括泄放的浪涌电流处理峰值IpG等级项、每个IpG等级对应的浪涌电流的冲击次数InG记录项和冲击时长ItG记录项；还包括流经气体放电管的交流放电电流的电流值I、频率F、时间T和电流正/负变换次数N在内交流放电电流参数项；
所述浪涌电流处理峰值IpG等级根据压敏电阻的电气参数分为NG个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NG级为可耐受的最大峰值等级，NG+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级；
所述瞬态抑制二极管的寿命模型中包括通过电流峰值IpT等级项、每个等级对应的冲击次数InT记录项和冲击时长ItT记录项；
所述耐受浪涌电流处理峰值IpT等级根据瞬态抑制二极管的电气参数分为NT个等级，其中，一级为可检测的最小峰值，NT级为可耐受的最大峰值等级，NT+1为大于最大峰值的超出安全阈值的峰值等级。
2.根据权利要求1所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，所述强电磁脉冲防护单元包括第一防护模块、第二防护模块和/或第三防护模块；
所述第一防护模块设置在直流供电线路上，用于对直流供电线路的正和/或负极馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述第二防护模块设置在三相四线制的交流供电线路上，用于对交流供电线路的U、V、W相火线和/或零线N上馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征；
所述第三防护模块设置在通信线路上，用于对通信线路的TX+线和/或TX-线馈入的强电磁脉冲进行泄放，并采集每条泄放回路的防护器件上流过的电流数据特征。
3.根据权利要求2所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，所述第一防护模块的泄放回路包括两条，一条为从直流供电线路的正极V+馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路，另一条为从直流供电线路的负极V-馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；在每条泄放回路上都包括一个压敏电阻，两条泄放回路共用一个气体放电管；每条泄放回路采集的电流数据特征为回路中脉冲电流的脉宽、峰值和次数。
4.根据权利要求2所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，所述第二防护模块的泄放回路包括三条，一条为从交流供电线路的U相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路，另一条为从交流供电线路的V相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路；第三条为从交流供电线路的W相火线馈入强电磁脉冲到零线N的泄放回路；在每条泄放回路上都包括一个压敏电阻和一个气体放电管；每条泄放回路采集的电流数据特征为回路中脉冲电流的脉宽、峰值和次数；第二防护模块还包括一个连接在零线N与地线PE之间的气体放电管，用于泄放从零线N馈入到地线PE的强电磁脉冲。
5.根据权利要求2所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，所述第三防护模块采用两级防护线路，前级为电流泄放回路，后级为电压嵌位回路，在两级防护线路之间，包括隔离两级防护线路的阻抗器件；
所述电流泄放回路包括共用气体放电管的两个泄放回路，一条为从通信线路TX+线馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；另一条为从通信线路TX-线馈入强电磁脉冲到地线PE的泄放回路；后级采用连接在通信线路TX+线和通信线路TX-线之间的瞬态抑制二极管对因电磁脉冲引起的输出电压变化进行嵌位；第三防护模块采集泄放的电流数据特征为流经所述通信线路TX+线或TX-线的脉冲电流的脉宽、峰值和次数。
6.根据权利要求1所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，在劣化监测单元中对每个防护器件记录数据的前向叠加为，当监测到所述防护器件进行1次浪涌电流泄放后，根据浪涌电流的峰值在该防护器件的寿命模型中找到对应的浪涌电流峰值等级项，在对应的等级上冲击次数加1，并记录对应的冲击时长。
7.根据权利要求6所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，所述劣化监测单元在判断防护器件的劣化程度时，
监测到的浪涌电流，若满足(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk≤nk级规定值)&(Ink≤nk级规定值)，则认为防护器件受到nk级电流强度的浪涌电流的冲击，防护器件性能正常，无故障，nk≤Nk；k为M、G或T；
若满足(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk＞nk级规定值)，则将其耐受次数自动在下一级电流强度定义的耐受冲击次数中进行前向叠加1，即认为防护器件从能量分布上受到峰值电流大于nk级电流峰值强度的浪涌冲击，防护器件是否出现故障，根据Ink是否超出下一级电流强度的耐受冲击次数判断；
若(nk-1级规定值≤Ipk≤nk级规定值)&(Itk≤nk级规定值)&(Ink＞n级规定值)，则认为防护器件出现故障；
若(Ipk≥Nk+1级规定值)，则认为防护器件受到最大强度的浪涌冲击，防护模块已受损。
8.根据权利要求7所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，在预判防护模块的寿命时，
当防护模块中的泄放回路中包括串联的保护器件，则用于判断寿命的泄放回路的最大冲击次数为所有串联保护器件最小耐受冲击次数；最大冲击时长为所有串联保护器件的最短耐受时长。
9.根据权利要求7所述的强电磁脉冲防护系统，其特征在于，若所述劣化监测单元监测到，防护模块的电流长期保持在稳定的静态值，则判断该防护模块的防护器件已经短路或烧毁爆裂；
若在设定的周期范围内，监测到流经气体放电管的交流放电电流大于设定的电流阈值，正/负变换次数大于设定的次数阈值，则认为该气体放电管已受损，需进行维护或更换。
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