CN208672733U - 一种基于spd的监测系统 - Google Patents

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吴骁
伍先德
李正元
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陈伟
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Abstract

本实用新型公开了一种基于SPD的监测系统,其特征在于,包括CPU处理模块,CPU处理模块分别连接实时监测工作电网电压的三相电压模块、实时监测SPD漏电流的漏电流感应模块、通过罗氏线圈感应雷击信号从而实时监测SPD当前雷击次数、发生时间、极性和强度的雷击采集模块、实时采样当前环境温度和湿度以及SPD表面温度的温度采集模块、实时监测SPD劣化状态的开关量检测模块、供电电源。本实用新型可以在线监测并进行组网通讯,装置体积小、重量轻、方便安装,精度高、稳定性好、可靠性高。

Description

一种基于SPD的监测系统
技术领域
本实用新型涉及一种基于SPD(浪涌保护器)的监测系统,属于防雷设备技术领域。
背景技术
雷害是一种自然能量。其释放对人类有着严重的威胁,雷电附带的雷电感应,雷电波侵入和电磁脉冲对现代繁杂的电子设备有着强大的破坏力,随着微电子电子技术的高速发展,以大规模集成电路为核心的通讯、测量、计算机网络等微电子系统已经广泛运用于各个领域。近年来,雷电导致的系统瘫痪以及设备损坏比比皆是,造成不计其数的人力、物力的损失。因此雷电灾害及防雷技术已得到社会各界的广泛关注。
安装浪涌保护器(以下简称SPD)是使用电设备免受电磁脉冲冲击的重要措施。是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置,当电气回路或者通信 线路中因外界的干扰突然产生尖峰浪涌电流或电压时,SPD能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。因此,及时地检测出SPD是否损坏或性能是否降低,对避免事故的发生、减少损失具有非常重要的意义。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是:解决了如何及时地检测出SPD是否损坏或性能是否降低的问题。
为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是提供了一种基于SPD的监测系统,其特征在于,包括CPU处理模块,CPU处理模块分别连接实时监测工作电网电压的三相电压模块、实时监测SPD漏电流的漏电流感应模块、通过罗氏线圈感应雷击信号从而实时监测SPD当前雷击次数、发生时间、极性和强度的雷击采集模块、实时采样当前环境温度和湿度以及SPD表面温度的温度采集模块、实时监测SPD劣化状态的开关量检测模块、供电电源。
优选地,所述的CPU处理模块通过RS485通讯模块或无线通信模块与PC端连接。
优选地,所述的供电电源为AC220V/DC±15V的电源。
优选地,所述的漏电流感应模块为漏电流互感器。
优选地,所述的三相电压模块、供电电源、漏电流感应模块均与三相输入模块连接,漏电流感应模块连接SPD防雷器,SPD防雷器连接罗氏线圈,罗氏线圈连接接地线,SPD防雷器分别连接温度采集模块、开关量检测模块,罗氏线圈连接雷击采集模块。
优选地,所述的三相电压模块、雷击采集模块、温度采集模块、开关量检测模块、供电电源组成基于SPD的监测仪。
优选地,所述的温度采集模块能采集的温度范围为-55~125℃;所述的罗氏线圈能通过的电流范围为5-100KA;所述的漏电流感应模块能检测的电流范围为1μA~2.5mA;所述的三相电压模块能承受的电压为0~400V。
本实用新型可以在线监测并进行组网通讯,装置体积小、重量轻、方便安装,精度高、稳定性好、可靠性高。
与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
(1)能够对雷击数据(次数、强度、雷击发生的时间,极性)进行检测;
(2)能够对现场环境数据(电源电压、SPD漏电流、温湿度、SPD表面温度)的实时状况进行监测;
(3)能够对防雷器和前端保护器的运行状况(劣化和分闸)在线监测;
(4)具有RS485通讯功能,实现远程在线监测;
(5)具有故障信息的报警、记录和查询功能,并对故障信息进行处理;
(6)体积小、重量轻,方便安装,符合安全规格要求。
附图说明
图1为一种基于SPD的监测系统的原理框图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
应理解,这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解,在阅读了本实用新型讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型为一种基于SPD的监测系统,能够对SPD各项指标进行采集,并实时监控。如图1所示,其包括CPU处理模块、模拟量和数字量的采集模块。
模拟量包括三相电压模块7、漏电流感应模块3、雷击采集模块12;数字量包括温度采集模块11、开关量检测模块10。CPU处理模块分别与三相电压模块7、漏电流感应模块、雷击采集模块12、温度采集模块11、开关量检测模块10连接。
三相电压模块7、雷击采集模块12、温度采集模块11、开关量检测模块10、供电电源8组成基于SPD的监测仪。
三相电压模块7主要实时监测工作电网电压;漏电流感应模块3主要通过漏电流互感器实时监测SPD的漏电流;温度采集模块11主要实时采样当前环境温度和湿度以及SPD表面温度;雷击采集模块12主要通过罗氏线圈5感应雷击信号从而实时监测SPD的当前雷击次数、发生时间、极性和强度;开关量检测模块10主要实时监测SPD的劣化状态;CPU处理模块采集个各模块的实时数据通过对各数据统计来对SPD进行老化程度的预判来判断SPD的劣化程度。CPU处理模块采集各模块的数据并通过RS485通讯模块9或者无线通信模块与PC端1连接。供电电源8为AC220V/DC±15V的电源。三相电压模块7、供电电源8、漏电流感应模块3均与三相输入模块2连接,漏电流感应模块3连接SPD防雷器4,SPD防雷器4连接罗氏线圈5,罗氏线圈5连接接地线6。SPD防雷器4分别连接温度采集模块11、开关量检测模块10,罗氏线圈5连接雷击采集模块12。
温度采集模块11能采集的温度范围为-55~125℃;罗氏线圈5能通过的电流范围为5-100KA;漏电流感应模块3能检测的电流范围为1μA~2.5mA;三相电压模块7能承受的电压为0~400V。
本实用新型能够对现场环境数据(电源电压、SPD漏电流、温湿度、SPD表面温度)的实时状况进行监测。
本实用新型的SPD的监测仪接入AC220V中,通过SPD的监测仪内部电压转接给各集成芯片提供电源;将罗氏线圈5接入SPD监测仪的雷击信号输入端,罗氏线圈5穿过PE接地线6,再将漏电流互感器接入回路中。供电后在雷击情况下检测到罗氏线圈5感应的信号后,通过信号处理,进入CPU处理模块的主控制器AD采样计算雷击强度、雷击次数和雷击极性,CPU处理模块通过采集到的信息记录当前发生的时间。同时CPU处理模块的主控制器采集三相电流、SPD漏电流、和温度、湿度、SPD表面温度、SPD的遥信判断防雷器的劣化程度状态等,通过RS485通讯或者无线通信进行实时数据的传输。
当现场雷击变化后,罗氏线圈感应的电流信号发生变化,检测的强度随着发生变化,将记录当前雷击强度的值,SPD的监测仪可实现3KA~100KA雷击电流。
模拟量电压电流的检测通过漏电流互感器对输入三相电源电压进行变比,通过CS5460A(单相双向功率/电能计量集成电路芯片)测试当前电压,SPD漏电流通过CS5460A来测量当前电流,得到的信号进入CPU的AD采样通过计算得到电压电流值;模拟量温度和湿度的检测分别通过黑白元件进行信号处理通过RS485通讯或者无线通信进行实时数据的传输。
开关量的检测对通过光耦合器件TLP281GR的信号高低电平的检测来判断当前SPD的状态。
故障信息的处理,对当前电压电流、温度湿度阈值设定后,超过设置阈值进行报警,包括过流、过压、欠压、温湿度的报警,同时可以对防雷器(SPD)的历史发生的时间、次数、强度、极性进行查询。
SPD监测仪基于STM32处理器,主频:72MHz。具有RS485通讯功能,采用Modbus-RTU通讯协议,传输速率:9600bps;适用于通用嵌入式工业控制、可有效简化系统电源设计,降低成本,减小系统功耗,使得该处理器非常适用于低成本、低功耗、高性能的便携设备。集成了Flash存储、硬件看门狗、硬件加密等组成SPD的监测仪设备。
本实用新型提供的SPD的监测仪可以对雷击数据状态(次数、强度、雷击发生的时间,极性)进行检测和预警,同时可对现场环境实时数据(电压、漏电电流、温度、湿度、SPD表面温度)的实时状况进行监测,对防雷器和前端保护器的运行状况(劣化)进行监测,并对故障信息进行处理,有助于在最短时间内将电路上因雷击感应而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地,降低设备各接口间的电位差,从而保护电路上的设备。
本实用新型提供的SPD的监测仪用于雷击状态下的防雷器的检测和预警,实现智能在线检测,可用于测量各种电力系统、电气设备、防雷设备等场合。同时,可提升用电安全性和可靠性,实现远程实时监测服务,以满足用户对智能防雷性能和稳定性的较高需求。
本实用新型提供的SPD的监测仪是为配合电涌保护器组,实现对感应雷击的多重保护,是一种新颖防雷技术组合应用设备,可用于铁路车辆系统5T探测站、THDS复示站、TFDS分析室等机房低压配电系统的雷电防护。
使用时,将罗氏线圈5接入SPD防雷器4的接地引下线,将漏电流互感器接入回路中,供电后在雷击情况下检测罗氏线圈5感应的信号经过信号处理后进入CPU处理模块,CPU处理模块通过AD采样通过计算得到雷击电流的大小,同时记录当前雷击发生的次数、雷击发生的时间、雷击发生的极性;模拟量采集模块主要是通过CS5460A芯片对线路上的三相交流的电压和漏电流采集,通过AD采样计算得到当前电压和漏电流值;以及对通过黑白元件进行信号处理后,通过计算得到当前环境温度,湿度和SPD表面温度的检测。开关量检测模块10通过TLP281GR进行当前SPD防雷器4状态的检测,从而判断防雷器4的劣化状态;以上的采集后数据通过RS485通讯模块9传到PC端1,也可以组网后通讯;故障信息的处理,可以通过设定阈值的方式,超过阈值时则报警,阈值设定包括过流,过压,欠压,温湿度等,同时可以对雷击的历史发生的时间、次数、强度等信息进行查询。

Claims (7)

1.一种基于SPD的监测系统,其特征在于,包括CPU处理模块,CPU处理模块分别连接实时监测工作电网电压的三相电压模块(7)、实时监测SPD漏电流的漏电流感应模块(3)、通过罗氏线圈(5)感应雷击信号从而实时监测SPD当前雷击次数、发生时间、极性和强度的雷击采集模块(12)、实时采样当前环境温度和湿度以及SPD表面温度的温度采集模块(11)、实时监测SPD劣化状态的开关量检测模块(10)、供电电源(8)。
2.如权利要求1所述的一种基于SPD的监测系统,其特征在于,所述的CPU处理模块通过RS485通讯模块(9)或无线通信模块与PC端(1)连接。
3.如权利要求1所述的一种基于SPD的监测系统,其特征在于,所述的供电电源(8)为AC220V/DC±15V的电源。
4.如权利要求1所述的一种基于SPD的监测系统,其特征在于,所述的漏电流感应模块(3)为漏电流互感器。
5.如权利要求1所述的一种基于SPD的监测系统,其特征在于,所述的三相电压模块(7)、供电电源(8)、漏电流感应模块(3)均与三相输入模块(2)连接,漏电流感应模块(3)连接SPD防雷器(4),SPD防雷器(4)连接罗氏线圈(5),罗氏线圈(5)连接接地线(6),SPD防雷器(4)分别连接温度采集模块(11)、开关量检测模块(10),罗氏线圈(5)连接雷击采集模块(12)。
6.如权利要求1所述的一种基于SPD的监测系统,其特征在于,所述的三相电压模块(7)、雷击采集模块(12)、温度采集模块(11)、开关量检测模块(10)、供电电源(8)组成基于SPD的监测仪。
7.如权利要求1或6所述的一种基于SPD的监测系统,其特征在于,所述的温度采集模块(11)能采集的温度范围为-55~125℃;所述的罗氏线圈(5)能通过的电流范围为5-100KA;所述的漏电流感应模块(3)能检测的电流范围为1μA~2.5mA;所述的三相电压模块(7)能承受的电压为0~400V。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113933572A (zh) * 2021-07-30 2022-01-14 山东驱雷科技发展有限公司 防雷装置用全球定位及在线电晕电流检测装置

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