CN216121784U - 用于电涌保护设备的保护设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电涌保护设备的保护设备，包括：开关装置，用于与电涌保护设备串联；电流检测装置，电连接至开关装置与电涌保护设备的串联电路，用于检测流经电涌保护设备的电流；控制器，电连接至电流检测装置，用于在根据电流和持续时间确定的、电涌保护设备产生的能量大于第一阈值时生成控制信号，或在根据电流确定的电涌保护设备寿命值小于第二阈值时生成控制信号，或在电流大于第三阈值时生成控制信号；以及开关执行装置，电连接至控制器并且力耦接到开关装置，用于根据控制器生成的控制信号产生动作力以使得开关装置断开。

Description

用于电涌保护设备的保护设备

技术领域

本实用新型涉及低压配电技术领域，尤其涉及一种用于电涌保护设备的保护设备。

背景技术

在低压配电系统中，电涌保护器(Surge Protective Device，SPD)的应用非常广泛。现有的绝大部分SPD采用了具有响应快、残压低、耐冲击性强等优势的压敏电阻(MetalOxide Varistor，MOV)作为防雷元件。然而，MOV元件属于易燃易爆元件，尤其是当MOV受到电涌和暂态过电压冲击后，自身会发生明显的劣化，容易燃烧而导致SPD起火，从而引发电气火灾等危险。

为了解决上述问题，已经提出了低温焊点脱扣技术，即在压敏电阻引脚处安装基于低温焊料遇到高温融化原理的热脱扣装置，并且当压敏电阻发热时，温度传至低温焊点，焊料融化使得与焊点连接的脱扣机构动作，进而分断压敏电阻通路，使线路脱离危险。然而，该技术只能在流经SPD的瞬时电流不超过SPD的保护电流的情形下对MOV元件进行保护。

图1示出了SPD的热保护曲线和MOV的燃烧曲线的示意图。如图1所示，横坐标表示流经SPD的瞬时电流(I)，纵坐标表示时间(t)，黑色实线表示SPD的热保护曲线，黑色虚线表示MOV的燃烧曲线。图1示出了SPD的热保护曲线和MOV的燃烧曲线之间的交点，与该交点对应的电流值可以是SPD的保护电流的值，例如可以被表示为Ith。当流经SPD的瞬时电流的值不超过SPD的保护电流的值(Ith)时，通过低温焊点脱扣技术能够对MOV元件进行保护，从而避免SPD起火，即对应图1中的保护区域。然而，当流经SPD的瞬时电流的值超过SPD的保护电流的值(Ith)时，即使采用了低温焊点脱扣技术也无法实现对MOV元件的保护，使得SPD处于无保护状态，即对应图1中的无保护区域。

为了降低SPD起火的可能性，提出了为SPD配置后备保护设备的技术方案。该后备保护设备例如可以是微型断路器(Micro Circuit Breaker，MCB)。MCB可以感应流经SPD的瞬时电流，并且当流经SPD的瞬时电流的值超过电流阈值时，MCB可以在较短的时间内切断SPD回路电流，从而避免SPD起火。然而，当流经SPD的瞬时电流的值不超过该电流阈值时，MCB需要很长的时间才可能切断SPD回路电流，从而无法及时地保护SPD。可以根据MCB的热脱曲线和磁脱曲线来确定该电流阈值。例如，该电流阈值可以是对应于MCB的热脱曲线和磁脱曲线的分界点的、流经SPD的瞬时电流的取值。该电流阈值例如可以表示为Im。

在配置了MOV和MCB二者的电路系统中，存在SPD的保护电流的值小于上述电流阈值的情形，即存在Ith＜Im的情形。因此，当流经SPD的瞬时电流的值超过SPD的保护电流的值且小于上述电流阈值时，一方面通过低温焊点脱扣技术无法实现对MOV的保护，另一方面MCB无法及时地切断SPD回路电流，使得SPD处于无保护状态。

图2示出了SPD的热保护曲线、MOV的燃烧曲线和MCB的保护曲线的示意图。图2在图1的基础上增加了MCB的保护曲线，其中用于保护SPD的电流阈值为Im，MCB能够感应的最小电流为In。如图2所示，当流经SPD的瞬时电流的值超过SPD的保护电流的值(Ith)但小于上述电流阈值(Im)时，SPD处于无保护状态，即对应图2中的无保护区域。

在这种情况下，MOV燃烧会导致SPD起火，从而引发包括SPD和受SPD保护的电路的整个电路系统发生电气火灾等危险。

实用新型内容

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提出了一种用于电涌保护设备的保护设备。

根据本实用新型的实施例，提供了一种用于电涌保护设备的保护设备，包括：开关装置，用于与所述电涌保护设备串联；电流检测装置，电连接至所述开关装置与所述电涌保护设备的串联电路，用于检测流经所述电涌保护设备的电流；控制器，电连接至所述电流检测装置，用于在根据所述电流和持续时间确定的、所述电涌保护设备产生的能量大于第一阈值时生成控制信号，或者在根据所述电流确定的所述电涌保护设备寿命值小于第二阈值时生成控制信号，或者在所述电流大于第三阈值时生成控制信号；以及开关执行装置，电连接至所述控制器并且力耦接到所述开关装置，用于根据所述控制器生成的控制信号产生动作力以使得所述开关装置断开。

可选地，所述控制器能够可变地设定多个第一候选阈值中的一个第一候选阈值作为所述第一阈值。

可选地，所述控制器能够可变地设定多个第二候选阈值中的一个第二候选阈值作为所述第二阈值。

可选地，所述控制器能够可变地设定多个第三候选阈值中的一个第三候选阈值作为所述第三阈值。

可选地，上述保护设备还包括：信号处理装置，电连接于所述电流检测装置和所述控制器之间，用于对所述电流检测装置测量所述电流而生成的电信号进行处理，并输出处理后的电信号；其中所述控制器基于所述处理后的电信号生成所述控制信号。

可选地，所述信号处理装置包括：滤波器，电连接至所述电流检测装置，用于对所述电信号进行滤波，以产生滤波信号；以及模数转换器，电连接至所述滤波器，用于将所述滤波信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为所述处理后的电信号输出至所述控制器；以及其中所述控制器包括数字积分器，用于对所述处理后的电信号进行积分处理以生成积分后的电信号，并基于所述积分后的电信号生成所述控制信号。

可选地，所述信号处理装置包括：滤波器，电连接至所述电流检测装置，用于对所述电信号进行滤波，以产生滤波信号；模拟积分器，电连接至所述滤波器，用于对所述滤波信号进行积分处理以产生模拟信号；以及模数转换器，电连接于所述模拟积分器和所述控制器之间，用于将所述模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为所述处理后的电信号输出至所述控制器。

可选地，所述电流检测装置是罗氏线圈或电流感应线圈或电压感应线圈。

可选地，所述开关装置是断路器。

根据本实用新型的实施例的保护设备，在SPD的能量超过阈值、或者SPD的寿命较低、或者流经SPD的电流超过阈值时都能够使得SPD脱离电源系统，从而能够更加精确灵活地切断SPD的回路电流来保护SPD，避免SPD起火，进而避免电气火灾等危险的发生。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，本实用新型的这些和/或其他方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：

图1示出了SPD的热保护曲线和MOV的燃烧曲线的示意图；

图2示出了SPD的热保护曲线、MOV的燃烧曲线和MCB的保护曲线的示意图；

图3是可以在其中应用根据本实用新型的实施例的保护设备的电路系统的示意图；

图4是根据本实用新型的实施例的保护设备的电路结构示意图；

图5是根据本实用新型的实施例的保护设备的另一电路结构示意图；

图6是根据本实用新型的实施例的保护设备的另一电路结构示意图；

图7是根据本实用新型的实施例的保护设备的另一电路结构示意图；

图8是根据本实用新型的实施例的保护设备的电路结构的具体实现示意图；

图9示出了根据本实用新型的实施例的SPD的寿命曲线和保护设备的保护曲线的示意图；

图10示出了SPD的热保护曲线、MOV的燃烧曲线、MCB的保护曲线以及根据本实用新型的实施例的保护设备的保护曲线的示意图；以及

图11示出了根据本实用新型的实施例的图5至图8所示的保护设备的示例性工作逻辑图。

具体实施方式

下面将参考本实用新型的示例性实施例对本实用新型进行详细描述。然而，本实用新型不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本实用新型彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本实用新型的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。在本实施新型的实施例中，除非另有明确说明，“连接”并不意味着必须“直接连接”或“直接接触”，而仅需要电学上连通即可。

本实用新型的实施例提供了一种用于电涌保护设备(SPD)的保护设备，以保护SPD。首先，参照图3来描述可以在其中应用根据本实用新型的实施例的保护设备的电路系统。图3是可以在其中应用根据本实用新型的实施例的保护设备的电路系统的示意图。如图3所示，电路系统300包括受SPD保护的电路310、SPD 320以及用于保护SPD 320的保护设备330。SPD 320并联地连接于受SPD保护的电路310，并电连接于接地点。受SPD保护的电路310的输出端子可以电连接于接地点(如图3所示)，或者可以电连接至其他产品电路(未示出)。另外，受SPD保护的电路310可以作为SPD 320的电源系统。保护设备330与SPD 320串联，用于保护SPD。具体地，保护设备330可以检测流经SPD 320的电流，并且在根据该电流和持续时间确定的由SPD 320产生的能量大于第一阈值时使得SPD 320脱离电源系统，或者在根据该电流确定的SPD 320的寿命值小于第二阈值时使得SPD 320脱离电源系统，或者在该电流大于第三阈值时使得SPD 320脱离电源系统。通过该保护设备330，在SPD 320的能量超过阈值、或者SPD 320的寿命较低、或者流经SPD 320的电流超过阈值时都能够使得SPD 320脱离电源系统，从而能够更加精确灵活地切断SPD 320的回路电流来保护SPD 320，避免SPD 320起火，进而避免电气火灾等危险的发生。

下面将结合图4至图8来具体描述根据本实用新型的实施例的保护设备的电路结构。

图4是根据本实用新型的实施例的保护设备的电路结构示意图。如图4所示，保护设备400包括开关装置410、电流检测装置420、控制器430和开关执行装置440。开关装置410具有输入端子411和输出端子412，其中输入端子411与受SPD保护的电路连接，并且输出端子412与SPD连接，即开关装置410与SPD串联。SPD电连接于受SPD保护的电路与接地点之间。电流检测装置420电连接至开关装置410与SPD的串联电路，用于检测流经该SPD的电流。控制器430电连接至电流检测装置420，用于在根据流经SPD的电流和持续时间确定的、该SPD产生的能量大于第一阈值时生成控制信号，或者在根据流经该SPD的电流确定的SPD寿命值小于第二阈值时生成控制信号，或者在流经该SPD的电流大于第三阈值时生成控制信号。开关执行装置440电连接至控制器430并且力耦接到开关装置410，用于根据控制器430生成的控制信号产生动作力以使得开关装置410断开，从而使得SPD脱离电源系统。

根据本实用新型的一个示例，开关装置410、电流检测装置420、控制器430和开关执行装置440中的一个或多个的封装可以是彼此独立的。例如，开关装置410可以被封装在一个壳体内，电流检测装置420和控制器430可以被封装在另一个壳体内，并且开关执行装置440可以被封装在与上述两个壳体独立的壳体内。

在本实用新型中，当流经SPD的电流很小时，电流检测装置420可能无法检测到该电流或者因该电流产生的电信号很容易丢失，导致控制器430无法准确判断SPD的能量是否超过阈值、或者SPD的寿命是否较低、或者流经SPD的电流是否超过阈值，从而无法准确地控制开关执行装置带动开关装置断开，进而无法及时地保护SPD。对此，可以在电流检测装置420和控制器430之间设置信号处理装置，以提高控制器430操作的精确性。

例如，保护设备400还可以包括信号处理装置，其电连接于电流检测装置和控制器之间，用于对电流检测装置测量电流而生成的电信号进行处理，并输出处理后的电信号。在该示例中，控制器基于处理后的电信号生成控制信号以使得开关执行装置带动开关装置断开。

下面将结合图5来描述包括信号处理装置的保护设备的电路结构。图5是根据本实用新型的实施例的保护设备的另一电路结构示意图。

如图5所示，保护设备500包括开关装置510、电流检测装置520、信号处理装置530、控制器540和开关执行装置550。开关装置510与图4中的开关装置410类似，具有输入端子511和输出端子512，其中输入端子511与受SPD保护的电路连接，并且输出端子512与SPD连接，即开关装置510与SPD串联。SPD电连接于受SPD保护的电路与接地点之间。电流检测装置520与图4中的电流检测装置420类似，电连接至开关装置510与SPD的串联电路，用于检测流经该SPD的电流。信号处理装置530电连接于电流检测装置520和控制器540之间，用于对电流检测装置520测量电流而生成的电信号进行处理，并输出处理后的电信号。控制器540基于处理后的电信号生成控制信号。具体地，当该处理后的电信号表示根据流经SPD的电流和持续时间确定的该SPD产生的能量大于第一阈值，或者根据流经该SPD的电流确定的SPD寿命值小于第二阈值，或者流经该SPD的电流大于第三阈值时，控制器540生成控制信号。开关执行装置550电连接至控制器540并且力耦接到开关装置510，用于根据控制器540生成的控制信号产生动作力以使得开关装置510断开。

根据本实用新型的一个示例，开关装置510、电流检测装置520、信号处理装置530、控制器540和开关执行装置550中的一个或多个的封装可以是彼此独立的。例如，开关装置510可以被封装在一个壳体内，电流检测装置520、信号处理装置530和控制器540可以被封装在另一个壳体内，并且开关执行装置550可以被封装在与上述两个壳体独立的壳体内。

信号处理装置530对电流检测装置520测量电流而生成的电信号进行的处理例如可以包括滤波、模数转换、积分、放大、限流、限压等中的一个或多个。下面以信号处理装置530对电流检测装置520测量电流而生成的电信号进行的处理包括滤波、模数转换和积分为例来描述信号处理装置的电路结构以及相应的保护设备的电路结构。

图6是根据本实用新型的实施例的保护设备的另一电路结构示意图。如图6所示，保护设备600包括开关装置610、电流检测装置620、信号处理装置630、控制器640和开关执行装置650。开关装置610与图5中的开关装置510类似，具有输入端子611和输出端子612，其中输入端子611与受SPD保护的电路连接，并且输出端子612与SPD连接，即开关装置610与SPD串联。SPD电连接于受SPD保护的电路与接地点之间。电流检测装置620与图5中的电流检测装置520类似，电连接至开关装置610与SPD的串联电路，用于检测流经该SPD的电流。信号处理装置630与图5中的信号处理装置530类似，电连接于电流检测装置620和控制器640之间，用于对电流检测装置620测量电流而生成的电信号进行处理，并输出处理后的电信号。具体地，信号处理装置630包括滤波器631和模数转换器632。滤波器631电连接至电流检测装置620，用于对电流检测装置620测量电流而生成的电信号进行滤波，以产生滤波信号。模数转换器632电连接至滤波器631，用于将滤波信号转换为数字信号，并将该数字信号作为处理后的电信号输出至控制器640。控制器640包括数字积分器641用于对上述处理后的电信号进行积分处理以生成积分后的电信号。控制器640基于积分后的电信号生成控制信号。具体地，当该积分后的电信号表示根据流经SPD的电流和持续时间确定的该SPD产生的能量大于第一阈值，或者根据流经该SPD的电流确定的SPD寿命值小于第二阈值，或者流经该SPD的电流大于第三阈值时，控制器640生成控制信号。开关执行装置650电连接至控制器640并且力耦接到开关装置610，用于根据控制器640生成的控制信号产生动作力以使得开关装置610断开。

在图6所示的示例中，电流检测装置620可以输出电流信号。滤波器631对该电流信号进行滤波，以去除该电流信号中的杂波，并输出滤波信号。模数转换器632将该滤波信号转换为数字信号(例如电压信号)。数字积分器641对该数字信号进行积分处理来生成电流信号。控制器640基于数字积分器641生成的电流信号生成控制信号。

图7是根据本实用新型的实施例的保护设备的另一电路结构示意图。如图7所示，保护设备700包括开关装置710、电流检测装置720、信号处理装置730、控制器740和开关执行装置750。开关装置710与图6中的开关装置610类似，具有输入端子711和输出端子712，其中输入端子711与受SPD保护的电路连接，并且输出端子712与SPD连接，即开关装置710与SPD串联。SPD电连接于受SPD保护的电路与接地点之间。电流检测装置720与图6中的电流检测装置620类似，电连接至开关装置710与SPD的串联电路，用于检测流经该SPD的电流。信号处理装置730与图6中的信号处理装置630类似，电连接于电流检测装置720和控制器740之间，用于对电流检测装置720测量电流而生成的电信号进行处理，并输出处理后的电信号。具体地，信号处理装置730包括滤波器731、模拟积分器732和模数转换器733。滤波器731电连接至电流检测装置720，用于对电流检测装置720测量电流而生成的电信号进行滤波，以产生滤波信号。模拟积分器732电连接至滤波器731，用于对滤波信号进行积分处理以产生模拟信号。模数转换器733电连接于模拟积分器732和控制器740之间，用于将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号作为处理后的电信号输出至控制器740。控制器740与图6中的控制器640类似，其基于处理后的电信号生成控制信号。具体地，当该处理后的电信号表示根据流经SPD的电流和持续时间确定的该SPD产生的能量大于第一阈值，或者根据流经该SPD的电流确定的SPD寿命值小于第二阈值，或者流经该SPD的电流大于第三阈值时，控制器740生成控制信号。开关执行装置750电连接至控制器740并且力耦接到开关装置710，用于根据控制器740生成的控制信号产生动作力以使得开关装置710断开。

在图7所示的示例中，电流检测装置720可以输出电压信号。滤波器731对该电压信号进行滤波，以去除该电压信号中的杂波，并输出滤波信号。模拟积分器732对该滤波信号进行积分处理以产生模拟信号(例如电流信号)。模数转换器733将该模拟信号转换为数字信号(例如电压信号)，并将该数字信号作为处理后的电信号输出至控制器740。

根据本实用新型的一个示例，上面所描述的开关装置(例如，图4中的开关装置410、或者图5中的开关装置510、或者图6中的开关装置610、或者图7中的开关装置710)可以是能够切断SPD回路电流的任何电路结构。例如，图4中的开关装置410、或者图5中的开关装置510、或者图6中的开关装置610、或者图7中的开关装置710可以是SPD的常规保护设备，例如，诸如MCB的断路器。

根据本实用新型的一个示例，上面所描述的电流检测装置(例如，图4中的电流检测装置420、或者图5中的电流检测装置520、或者图6中的电流检测装置620、或者图7中的电流检测装置720)可以是能够检测流经SPD的电流的任何电路结构。例如，图4中的电流检测装置420、或者图5中的电流检测装置520、或者图6中的电流检测装置620、或者图7中的电流检测装置720可以是常规的电流传感器，诸如电流感应线圈、电流互感器等。在该示例中，图4中的电流检测装置420、或者图5中的电流检测装置520、或者图6中的电流检测装置620、或者图7中的电流检测装置720输出的电信号是电流信号，即以该电流信号表示流经SPD的电流的特性。该电流的特性例如可以包括电流的大小即电流的值，电流的持续时间，或电流的类型(电流是浪涌电流还是工频电流)等中的一个或多个。

可替换地，图4中的电流检测装置420、或者图5中的电流检测装置520、或者图6中的电流检测装置620、或者图7中的电流检测装置720可以是罗氏(Rogo)线圈。在该示例中，图4中的电流检测装置420、或者图5中的电流检测装置520、或者图6中的电流检测装置620、或者图7中的电流检测装置720输出的电信号是电流信号，即以该电流信号表示流经SPD的电流的特性。与常规的电流传感器相比，罗氏线圈具有很多优势，例如，可测的电流范围非常广(例如1A～120kA)、能够承受巨大的过载电流而不会损坏、无开路二次危险等。

可替换地，图4中的电流检测装置420、或者图5中的电流检测装置520、或者图6中的电流检测装置620、或者图7中的电流检测装置720可以是常规的电压传感器，诸如电压感应线圈等。在该示例中，图4中的电流检测装置420、或者图5中的电流检测装置520、或者图6中的电流检测装置620、或者图7中的电流检测装置720输出的电信号是电压信号，即以该电压信号表示流经SPD的电流的特性。

图8是根据本实用新型的实施例的保护设备的电路结构的具体实现示意图。如图8所示，保护设备800包括开关装置810、电流检测装置820、信号处理装置830、控制器840和开关执行装置850，其中开关装置810是开关，具有输入端子811和输出端子812，电流检测装置820是罗氏线圈，信号处理装置830包括滤波器831和模数转换器832，控制器840包括数字积分器841。

根据本实用新型的一个示例，上面所描述的控制器(例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740、或者图8中的控制器840)可以是能够在根据流经SPD的电流和持续时间确定的、SPD产生的能量大于第一阈值时生成控制信号，或者在根据该电流确定的SPD寿命值小于第二阈值时生成控制信号，或者在该电流大于第三阈值时生成控制信号的任何电路结构。例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840可以用硬件电路(例如专用集成电路、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)等)实现，也可以用微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)实现。

此外，上面所描述的控制器(例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840)可以根据流经SPD的电流和持续时间确定SPD产生的能量，以便与第一阈值进行比较。例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840可以根据焦耳定律来确定SPD产生的能量。

上面所描述的控制器(例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840)能够可变地设定多个第一候选阈值中的一个第一候选阈值作为第一阈值。例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840可以预先存储多个第一候选阈值，并在不同的环境下设定该多个第一候选阈值中的一个作为第一阈值。

此外，上面所描述的控制器(例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840)可以根据流经SPD的电流确定SPD寿命值，以便与第二阈值进行比较。例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840可以根据流经SPD的电流的类型来确定SPD寿命值。具体地，当流经SPD的电流为浪涌电流或SPD遭受过电压时，控制器可以将SPD寿命值减小一个量。

上面所描述的控制器(例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840)能够可变地设定多个第二候选阈值中的一个第二候选阈值作为第二阈值。例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840可以预先存储多个第二候选阈值，并在不同的环境下设定该多个第二候选阈值中的一个作为第二阈值。

此外，上面所描述的控制器(例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840)能够可变地设定多个第三候选阈值中的一个第三候选阈值作为第三阈值。例如，图4中的控制器430、或者图5中的控制器540、或者图6中的控制器640、或者图7中的控制器740或者图8中的控制器840可以预先存储多个第三候选阈值，并在不同的环境下设定该多个第三候选阈值中的一个作为第三阈值。

对于上面所描述的多个第一候选阈值、多个第二候选阈值以及多个第三候选阈值，可以根据保护设备的保护曲线来确定。例如，可以根据SPD的寿命曲线来确定保护设备的保护曲线，其中SPD的寿命曲线与流经SPD的电流的大小以及该电流的持续时间有关。例如，在流经SPD的电流较小时，较长的持续时间可以使得SPD的寿命到期；在流经SPD的电流较大时，较短的持续时间可以使得SPD的寿命到期。在横坐标为流经SPD的电流且纵坐标为时间的坐标系中，将SPD的寿命曲线向下移动可以获得一条曲线，该曲线可以被作为保护设备的保护曲线。与该保护设备的保护曲线上的多个保护点对应的SPD的多个能量值、多个寿命值以及多个电流值可以被分别作为这里所描述的多个第一候选阈值、多个第二候选阈值以及多个第三候选阈值。

图9示出了根据本实用新型的实施例的SPD的寿命曲线和保护设备的保护曲线的示意图。如图9所示，横坐标表示流经SPD的电流(I)，纵坐标表示时间(t)，较细的曲线表示SPD的寿命曲线，较粗的曲线表示保护设备的保护曲线，通过将SPD的寿命曲线向下移动一定量可以获得保护设备的保护曲线。

图10示出了SPD的热保护曲线、MOV的燃烧曲线、MCB的保护曲线以及根据本实用新型的实施例的保护设备的保护曲线的示意图。图10在图2的基础上增加了根据本实用新型的实施例的保护设备的保护曲线，其中灰色的较粗的曲线表示根据本实用新型的实施例的保护设备的保护曲线，其可以与图9中的保护设备的保护曲线类似。基于本实用新型的实施例的保护设备，能够根据具体的使用环境来设定相应的阈值来保护SPD，从而避免电气火灾等危险的发生。在图10的示例中，SPD的保护电流的值Ith可以为1A，MCB的用于保护SPD的电流阈值Im可以为200A，保护设备的用于保护SPD的电流阈值(即第三阈值)可以大于SPD的保护电流的值Ith，并且小于MCB的用于保护SPD的电流阈值Im，即大于1A且小于200A。或者，保护设备的用于保护SPD的电流阈值(即第三阈值)可以等于SPD的保护电流的值Ith，即等于1A。

此外，对于未配置信号处理装置的保护设备以及配置了信号处理装置的保护设备，控制器可以设定不同的第一阈值、和/或不同的第二阈值、和/或不同的第三阈值。例如，在配置了信号处理装置并且信号处理装置对电流检测装置测量电流而生成的电信号进行了放大操作的情形下，控制器所设定的第一阈值、和/或第二阈值、和/或第三阈值可以分别大于在未配置信号处理装置的情形下控制器所设定的相应的第一阈值、和/或第二阈值、和/或第三阈值。

根据本实用新型的一个示例，上面所描述的开关执行装置(例如，图4中的开关执行装置440、或者图5中的开关执行装置550、或者图6中的开关执行装置650、或者图7中的开关执行装置750或者图8中的开关执行装置850)根据控制器所生成的控制信号而产生的动作力可以是机械力，也可以是磁力。开关执行装置通过该机械力或者磁力，来带动开关装置断开，从而使得SPD脱离电源系统。在开关装置是断路器的示例中，开关执行装置可以通过该机械力或者磁力带动断路器脱扣，从而使得开关装置断开。

图11示出了根据本实用新型的实施例的图5至图8所示的保护设备的示例性工作逻辑图。如图11所示，电流检测装置检测流经SPD的电流，并输出电信号。信号处理装置对该电信号进行处理，并输出处理后的电信号。当该处理后的电信号表示根据流经SPD的电流和持续时间确定的该SPD产生的能量大于第一阈值，或者根据流经该SPD的电流确定的SPD寿命值小于第二阈值，或者流经该SPD的电流大于第三阈值时，控制器生成控制信号。开关执行装置根据控制器生成的控制信号产生动作力以使得开关装置断开。相应地，开关装置断开以使得SPD脱离电源系统。

通过本实用新型的实施例的保护设备，在SPD的能量超过阈值、或者SPD的寿命较低、或者流经SPD的电流超过阈值时都能够使得SPD脱离电源系统，从而能够更加精确灵活地切断SPD的回路电流来保护SPD，避免SPD起火，进而避免电气火灾等危险的发生。

本实用新型中涉及的电路、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的示例并不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、器件、装置、设备、系统，只要能够实现所期望的目的即可。本实用新型中涉及的电路、单元、器件、装置可以采用任何合适的方式实现，例如采用专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)等，也可以采用通用处理器(例如MCU)结合已知程序。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是示例而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本实用新型的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本实用新型所要保护的权利范围。

Claims (9)

1.一种用于电涌保护设备的保护设备，其特征在于，包括：

开关装置，用于与所述电涌保护设备串联；

电流检测装置，电连接至所述开关装置与所述电涌保护设备的串联电路，用于检测流经所述电涌保护设备的电流；

控制器，电连接至所述电流检测装置，用于在根据所述电流和持续时间确定的、所述电涌保护设备产生的能量大于第一阈值时生成控制信号，或者在根据所述电流确定的所述电涌保护设备寿命值小于第二阈值时生成控制信号，或者在所述电流大于第三阈值时生成控制信号；以及

开关执行装置，电连接至所述控制器并且力耦接到所述开关装置，用于根据所述控制器生成的控制信号产生动作力以使得所述开关装置断开。

2.如权利要求1所述的保护设备，其特征在于，所述控制器能够可变地设定多个第一候选阈值中的一个第一候选阈值作为所述第一阈值。

3.如权利要求1所述的保护设备，其特征在于，所述控制器能够可变地设定多个第二候选阈值中的一个第二候选阈值作为所述第二阈值。

4.如权利要求1所述的保护设备，其特征在于，所述控制器能够可变地设定多个第三候选阈值中的一个第三候选阈值作为所述第三阈值。

5.如权利要求1所述的保护设备，其特征在于，还包括：

信号处理装置，电连接于所述电流检测装置和所述控制器之间，用于对所述电流检测装置测量所述电流而生成的电信号进行处理，并输出处理后的电信号；

其中所述控制器基于所述处理后的电信号生成所述控制信号。

6.如权利要求5所述的保护设备，其特征在于，

所述信号处理装置包括：

滤波器，电连接至所述电流检测装置，用于对所述电信号进行滤波，以产生滤波信号；以及

模数转换器，电连接至所述滤波器，用于将所述滤波信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为所述处理后的电信号输出至所述控制器；

其中所述控制器包括数字积分器，用于对所述处理后的电信号进行积分处理以生成积分后的电信号，并基于所述积分后的电信号生成所述控制信号。

7.如权利要求5所述的保护设备，其特征在于，所述信号处理装置包括：

滤波器，电连接至所述电流检测装置，用于对所述电信号进行滤波，以产生滤波信号；

模拟积分器，电连接至所述滤波器，用于对所述滤波信号进行积分处理以产生模拟信号；以及

模数转换器，电连接于所述模拟积分器和所述控制器之间，用于将所述模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为所述处理后的电信号输出至所述控制器。

8.如权利要求1至7任一项所述的保护设备，其特征在于，所述电流检测装置是罗氏线圈或电流感应线圈或电压感应线圈。

9.如权利要求1至7任一项所述的保护设备，其特征在于，所述开关装置是断路器。

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