ES2890976T3 - Aparato y procedimiento para dispositivo de protección contra sobretensiones - Google Patents

Abstract

Un aparato (200) para un dispositivo de protección contra sobretensiones, que comprende: un circuito de conversión (210), configurado para convertir una corriente de choque de entrada en una señal de tensión proporcional a la corriente de choque; un circuito de obtención de picos (220), configurado para obtener una tensión pico de la señal de tensión; un circuito de determinación de la duración (230), configurado para determinar una duración de la corriente de choque en función de la señal de tensión; un circuito de determinación de la corriente pico (240), configurado para determinar una corriente de choque pico correspondiente a la tensión pico en base a una relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente de choque pico; un circuito de determinación del parámetro de vida útil (250), configurado para determinar un parámetro relacionado con la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente de choque pico y la duración, de acuerdo con una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones; y un circuito de salida (260), configurado para dar salida al parámetro, caracterizado porque el circuito de determinación del parámetro de vida útil (250) está adaptado para determinar que el parámetro relacionado con la vida útil comprende al menos uno de la vida útil restante y el grado de deterioro acumulado, y el circuito de determinación de la duración (230) comprende: un circuito de obtención de energía, configurado para obtener una energía de la señal de tensión; y un circuito de cálculo, configurado para calcular la duración de la corriente de choque en función de la tensión pico y de la energía.

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y procedimiento para dispositivo de protección contra sobretensiones

Campo técnico de la divulgación

La presente divulgación se refiere al campo de la detección electrónica, y más particularmente, a un aparato y procedimiento para un dispositivo de protección contra sobretensiones.

Antecedentes

Actualmente, el dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) ha sido ampliamente utilizado en áreas como la protección contra la corriente de rayo o similares. Sin embargo, debido a una limitación de la estructura del dispositivo de protección contra sobretensiones existente, un usuario no puede conocer el estado de funcionamiento detallado del dispositivo de protección contra sobretensiones. Por lo tanto, el usuario puede estar confundido sobre si el dispositivo de protección contra sobretensiones funciona bien.

Por otro lado, el dispositivo de protección contra sobretensiones se deteriora con el tiempo. Aunque el dispositivo de protección contra sobretensiones no se haya dañado por completo, es posible que su rendimiento no pueda satisfacer el requisito de trabajo seguro. Sin embargo, de forma similar, debido a la limitación de la estructura del dispositivo de protección contra sobretensiones, el usuario no puede conocer el grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones, lo que puede causar un grave riesgo de seguridad.

US 2007/0188962 A1 divulga un sistema y procedimiento de monitorización del ciclo de vida de la protección contra sobretensiones. El sistema y el procedimiento supervisan preferentemente cada sobretensión que experimenta un componente de protección contra sobretensiones eléctricas. Cada oleada se mide para determinar la magnitud y la duración, y se mantiene un historial acumulado de mediciones de oleadas.

Sumario

En vista de la situación anterior, la presente divulgación proporciona un aparato y un procedimiento para un dispositivo de protección contra sobretensiones, que puede indicar eficazmente el estado de funcionamiento del dispositivo de protección contra sobretensiones, por lo que se puede mejorar la experiencia del usuario y también la seguridad del dispositivo de protección contra sobretensiones y los escenarios de aplicación del mismo.

Más en detalle, el objeto de la invención es proporcionar para un procedimiento y un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones una determinación mejorada de la temporización de las corrientes de choque. Este objeto se logra mediante las características de las reivindicaciones independientes.

Un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones comprende un circuito de conversión, configurado para convertir una corriente de choque de entrada en una señal de tensión que es proporcional a la corriente de choque, un circuito de obtención de picos, configurado para obtener una tensión pico de la señal de tensión, un circuito de determinación de la duración, configurado para determinar una duración de la corriente de choque en base a la señal de tensión, un circuito de determinación de la corriente pico configurado para determinar una corriente pico correspondiente a la tensión pico en base a una relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente pico, un circuito de determinación del parámetro de vida útil, configurado para determinar un parámetro relacionado con la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente pico y la duración, de acuerdo con una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones, y un circuito de salida, configurado para emitir el parámetro. El circuito de determinación del parámetro de vida útil está adaptado para determinar el parámetro relacionado con la vida útil que comprende al menos uno de la vida útil restante y el grado de deterioro acumulado. El circuito de determinación de la duración comprende un circuito de obtención de energía, configurado para obtener una energía de la señal de tensión, y un circuito de cálculo, configurado para calcular la duración de la corriente de choque en base a la tensión pico y la energía.

Un procedimiento para un dispositivo de protección contra sobretensiones comprende la conversión de una corriente de choque de entrada en una señal de tensión proporcional a la corriente de choque, la obtención de una tensión pico de la señal de tensión, la determinación de una duración de la corriente de choque en base a la señal de tensión, la determinación de una corriente de choque pico correspondiente a la tensión pico en base a una relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente de choque pico, la determinación de un parámetro relacionado con la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente de choque pico y la duración, de acuerdo con una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones, y la emisión del parámetro. El parámetro relacionado con la vida útil se determina para indicar al menos uno de la vida útile restante y el grado de deterioro acumulado del dispositivo de protección contra sobretensiones. La etapa de determinación de la duración de la corriente de choque comprende la obtención de una energía de la señal de tensión, y el cálculo de la duración de la corriente de choque en función de la tensión pico y de la energía.

En el aparato y el procedimiento para el dispositivo de protección contra sobretensiones según las realizaciones de la presente divulgación, la duración de la corriente de choque se determina de forma más fiable, por lo que el estado de funcionamiento del dispositivo de protección contra sobretensiones puede indicarse de forma eficaz y, en consecuencia, puede mejorarse la experiencia del usuario, así como la seguridad del dispositivo de protección contra sobretensiones y los escenarios de aplicación del mismo.

Breve descripción de los dibujos

Las FIG. 1A y FIG. 1B son diagramas que ilustran escenarios a los que se aplica un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación;

La FIG. 2 es un diagrama de bloques que ilustra ejemplarmente una configuración principal de un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación; La FIG. 3 es un diagrama de estructura que ilustra ejemplarmente una configuración de hardware de un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una primera realización de la presente divulgación;

La FIG. 4 es un diagrama de estructura que ilustra ejemplarmente una configuración de hardware de un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una segunda realización de la presente divulgación;

La FIG. 5 es un diagrama de circuito que ilustra de forma ejemplar una implementación de un circuito de obtención de energía de un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación;

La FIG. 6 es un diagrama de forma de onda que ilustra ejemplarmente las relaciones entre una señal de corriente de choque actual, una señal de salida de un circuito transformador, una señal de salida de un circuito integrador (es decir, una señal de tensión descrita con referencia a la FIG. 2) y una señal de aproximación de la señal de tensión;

La FIG. 7 es un diagrama que ilustra de forma ejemplar una curva de vida útil de un dispositivo de protección contra sobretensiones; y

La FIG. 8 es un diagrama de flujo que ilustra las principales etapas de un procedimiento para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación.

Descripción detallada

En lo sucesivo, las realizaciones de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos.

Las FIG. 1A y FIG. 1B son diagramas que ilustran escenarios a los que se aplica un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación.

En particular, las FIG. 1A y FIG. 1B ilustran dos disposiciones del aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación, respectivamente. En la FIG. 1A, una unidad electrónica 120 y los circuitos transformadores 130A y 130B constituyen el aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según la realización de la presente divulgación. El aparato está dispuesto junto con los dispositivos de protección contra sobretensiones existentes 110A y 110B de forma semicircular (es decir, en forma de L inversa). El dispositivo de protección contra sobretensiones 110A está conectado al dispositivo electrónico 120 a través del circuito transformador 130A, y el dispositivo de protección contra sobretensiones 110B está conectado al dispositivo electrónico 120 a través del circuito transformador 130B.

Del mismo modo, en la FIG.1B, la unidad electrónica 120, y los circuitos transformadores 130A y 130B constituyen el aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según la realización de la presente divulgación. El dispositivo de protección contra sobretensiones 110A está conectado al dispositivo electrónico 120 a través del circuito transformador 130A, y el dispositivo de protección contra sobretensiones 110B está conectado al dispositivo electrónico 120 a través del circuito transformador 130B. Diferente a la de la FIG. 1A, el aparato de la FIG.1B está dispuesto junto a los dispositivos de protección contra sobretensiones existentes 110A y 110b .

Según las FIG. 1A y FIG. 1B, la combinación del dispositivo de protección contra sobretensiones existente y el aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación descrita en detalle con referencia a la FIG. 2 a FIG. 7 puede considerarse como el dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación.

Cabe señalar que las FIG. 1A y FIG. 1B ilustran simplemente dos disposiciones ejemplares de un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación. Los expertos en la materia pueden idear otras disposiciones sobre esta base.

Además, cabe señalar que las FIG.1A y la FIG. 1B ilustra de forma ejemplar los dispositivos de protección contra sobretensiones de dos niveles, sin embargo, se pueden conectar en cascada más o menos dispositivos de protección contra sobretensiones en función de los requisitos de diseño.

En lo sucesivo, se describirá un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación con referencia a la FIG. 2. El aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según la realización de la presente divulgación puede utilizarse para proporcionar una indicación de un parámetro relacionado con la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones, por lo que el aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según la realización de la presente divulgación puede implementarse como un aparato de indicación o un aparato de monitorización para el dispositivo de protección contra sobretensiones.

Como se muestra en la FIG. 2, el aparato 200 incluye un circuito de conversión 210, un circuito de obtención de picos 220, un circuito de determinación de la duración 230, un circuito de determinación de la corriente pico 240, un circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 y un circuito de salida 260.

En particular, el circuito de conversión 210 convierte una corriente de choque de entrada en una señal de tensión que es proporcional a la corriente de choque. De manera ejemplar, el circuito de conversión 210 incluye un circuito transformador y un circuito integrador. El circuito transformador puede ser implementado por un dispositivo como la bobina Rogowski, etc., y puede ser utilizado para convertir la corriente de choque en una señal diferencial. El circuito integrador integra la señal diferencial para obtener la señal de tensión. La señal de tensión es directamente proporcional a la corriente de choque. Por supuesto, los expertos en la materia deben entender que la implementación del circuito de conversión 210 descrito anteriormente es simplemente un ejemplo. El aparato según las realizaciones de la presente divulgación no está limitado a ello, siempre que la corriente de choque de entrada pueda convertirse en la señal de tensión proporcional a la corriente de choque.

El circuito de obtención de picos 220 obtiene una tensión pico de la señal de tensión. De manera ejemplar, el circuito de obtención de picos 220 puede incluir un circuito de obtención y un circuito de retención. El circuito de obtención obtiene la tensión pico de la señal de tensión. El circuito de retención mantiene la tensión pico. Opcionalmente, el circuito de retención puede incluir al menos uno de un circuito de retención de picos positivos y un circuito de retención de picos negativos. El circuito de retención de picos positivos se utiliza para mantener una tensión pico positiva. El circuito de retención de picos negativos se utiliza para mantener una tensión pico negativa. Por supuesto, los expertos en la materia entenderán que la implementación del circuito de obtención de picos 220 descrito anteriormente es simplemente un ejemplo. El aparato según las realizaciones de la presente divulgación no está limitado a ello, siempre que se pueda obtener y mantener el pico de tensión de la señal de tensión.

El circuito de determinación de la duración 230 determina la duración de la corriente de choque en base a la señal de tensión.

En particular, en una realización, el circuito de determinación de la duración 230 determina la duración de la corriente de choque directamente a partir de la duración de la señal de tensión. Es decir, el circuito de determinación de la duración 230 considera la duración de la señal de tensión como la duración de la corriente de choque.

En otra realización, teniendo en cuenta que la duración de la corriente de choque suele ser muy corta, puede ser difícil obtener directamente la duración de la corriente de choque y la señal de tensión correspondiente, por lo que la duración puede obtenerse mediante la energía y la tensión pico de la señal de tensión.

Más específicamente, en esta realización, el circuito de determinación de la duración 230 incluye un circuito de obtención de energía y un circuito de cálculo. El circuito de obtención de energía obtiene la energía de la señal de tensión. El circuito de cálculo calcula la duración de la corriente de choque en función de la tensión pico y de la energía. Por ejemplo, el circuito de cálculo puede aproximar una forma de onda de la señal de tensión como una forma geométrica. Así, en base a la tensión pico que indica un primer parámetro geométrico de la forma geométrica y la energía que indica un segundo parámetro geométrico de la forma geométrica, el circuito de cálculo puede calcular la duración que indica un tercer parámetro geométrico de la forma geométrica.

Por ejemplo, el circuito de cálculo puede aproximar la forma de onda de la señal de tensión como un triángulo. Así, la duración indica una base del triángulo, la tensión pico indica una altura correspondiente a la base del triángulo y la energía indica un área del triángulo. Por lo tanto, el circuito de cálculo puede calcular la duración según la siguiente expresión (1)

Donde T es la duración de la corriente de choque, S es la energía de la señal de tensión y Vpco es el pico de tensión de la señal de tensión.

El circuito de determinación de la corriente pico 240 determina la corriente pico correspondiente a la tensión pico en base a una relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente pico. La relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente pico puede obtenerse de antemano mediante pruebas realizadas por un experto en la materia. Así, después de que el circuito de obtención de picos 220 obtenga la tensión pico, el circuito de determinación de la corriente pico 240 puede determinar la correspondiente corriente pico en base a la tensión pico y en la relación predeterminada.

Después de que el circuito de determinación de la duración 230 determina la duración de la corriente de choque y el circuito de determinación de la corriente pico 240 determina la corriente de choque pico, el circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 puede determinar un parámetro que indica una vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente pico de choque y la duración, de acuerdo con una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones. En particular, la curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones puede ser proporcionada por el fabricante del mismo. La curva de vida útil indica el grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones afectado por diferentes corrientes de choque a lo largo del tiempo. Así, el circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 puede determinar el parámetro en base a la corriente pico y la duración.

Cabe señalar que, aunque la curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones se describe aquí como un ejemplo, el aparato según las realizaciones de la presente divulgación no está limitado a ello. En su lugar, se puede utilizar una curva de vida útil de un dispositivo (por ejemplo, MOV (varistor de óxido metálico)) incluido en el dispositivo de protección contra sobretensiones para indicar la curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones.

De manera ejemplar, el circuito de determinación de parámetros de vida útil 250 puede incluir una primera unidad de procesamiento, una unidad de lectura y una segunda unidad de procesamiento. La primera unidad de procesamiento determina un primer grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por la corriente de choque actual a partir de la corriente de choque pico y la duración según la curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones. La unidad de lectura lee un segundo grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por una corriente de choque anterior. La segunda unidad de procesamiento determina el parámetro en base al primer grado de deterioro y el segundo grado de deterioro. Por ejemplo, la segunda unidad de procesamiento suma el primer grado y el segundo grado para determinar un grado de deterioro acumulado, a fin de determinar el parámetro que indica la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones, como un tiempo de vida restante, un grado de deterioro acumulado, etc. El parámetro puede presentarse en diversas formas, tales como porcentaje, tiempo restante, tiempos restantes, etc. Los expertos en la materia entenderán que la implementación del circuito de determinación del parámetro de vida útil descrito anteriormente es simplemente un ejemplo. El aparato según las realizaciones de la presente divulgación no está limitado a ello, siempre que se pueda determinar el parámetro que indica la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones. Por ejemplo, el circuito de determinación del parámetro de vida útil puede emitir el grado de deterioro cada vez como el parámetro directamente, y así sucesivamente.

Además, el circuito de salida 260 emite el parámetro. En un primer ejemplo, el circuito de salida 260 puede emitir el parámetro al indicador asociado al dispositivo de protección contra sobretensiones, para indicar la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones mediante el indicador, con el fin de facilitar la comprobación por parte de un usuario en cualquier momento. En un segundo ejemplo, el circuito de salida 260 puede emitir el parámetro a un aparato de monitorización para monitorizar el dispositivo de protección contra sobretensiones, de modo que un ingeniero pueda monitorizar centralmente el dispositivo de protección contra sobretensiones. En un tercer ejemplo, el circuito de salida 260 puede enviar el parámetro a un aparato de almacenamiento para facilitar el almacenamiento de la información de trabajo del historial del dispositivo de protección contra sobretensiones. Además, el circuito de salida 260, además de emitir el parámetro, puede emitir al menos uno de los picos de corriente y la duración. Es decir, el circuito de salida 260 puede emitir información relacionada con el impacto actual de la corriente de rayo, para facilitar la comprobación por parte del usuario o la supervisión por parte del ingeniero o similares.

El aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación se ha descrito anteriormente con referencia a la FIG. 2. A continuación, se describirán dos tipos de implementación del aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación con referencia a las FIG. 3 y FIG. 4.

La FIG. 3 es un diagrama de estructura que ilustra ejemplarmente una configuración de hardware del aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una primera realización de la presente divulgación.

Como se muestra en la FIG. 3, el aparato 300 incluye un circuito transformador 310, un circuito integrador 320, un circuito de obtención de picos 330, un circuito de retención de picos positivos 340A, un circuito de retención de picos negativos 340B, un circuito de obtención de energía 350, una unidad microcontroladora (MCU) 360, un circuito de visualización de parámetros de vida útil 370, un circuito de comunicación 380 y un circuito de intercambio de datos 390.

El circuito transformador 310 se implementa mediante un componente como un transformador. Más específicamente, el transformador es implementado por una bobina, por ejemplo, la bobina de Rogowski y así sucesivamente, que se utiliza para recibir la corriente de choque con 8/20|js ejemplar. Por supuesto, el valor y la duración de la corriente de choque son meramente ejemplares, y el aparato según las realizaciones de la presente divulgación no está limitado a ello. El circuito transformador 3l0 y el circuito integrador 320 pueden ser implementados como el circuito convertidor 210 mostrado en la FIG. 2.

Dado que la realización mostrada en la FIG. 3 es más adecuada para un caso en el que no hay un alto requisito de rendimiento de la MCU (es decir, una velocidad de procesamiento relativamente lenta), el circuito de obtención de picos 330, el circuito de retención de picos positivos 340A y el circuito de retención de picos negativos 340B pueden implementarse como el circuito de obtención de picos 220 mostrado en la FIG. 2.

El circuito de obtención de energía 350 y la MCU 360 pueden implementarse como el circuito de determinación de la duración 230 mostrado en la FIG. 2. Además, la MCU 360 también se implementa como el circuito de determinación de la corriente máxima 240 y el circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 mostrados en la FIG. 2. El circuito de visualización de parámetros de vida 370, el circuito de comunicación 380 y el circuito de intercambio de datos 390 se implementan como el circuito de salida 260 mostrado en la FIG. 2. En particular, el circuito de visualización del parámetro de vida útil 370 se utiliza para mostrar la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones para facilitar la comprobación por parte de un usuario en cualquier momento. En un segundo ejemplo, el circuito de comunicación 380 se utiliza para emitir el parámetro a un aparato de monitorización para monitorizar el dispositivo de protección contra sobretensiones, de modo que un ingeniero supervisa centralmente el dispositivo de protección contra sobretensiones. El circuito de comunicación 380 puede implementarse mediante comunicación por cable o comunicación inalámbrica. El circuito de intercambio de datos 390 se utiliza para la salida del parámetro a un aparato de almacenamiento para facilitar el almacenamiento de la información de trabajo de la historia del dispositivo de protección contra sobretensiones. El aparato de almacenamiento puede ser un aparato de almacenamiento local o un aparato de almacenamiento remoto.

Una primera realización del aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación se ha descrito anteriormente con referencia a la FIG. 3. En esta implementación, la MCU sólo necesita procesar los procesos de cálculo correspondientes, por lo que no hay un requisito relativamente alto para el rendimiento de la ^m C^u , y por lo tanto, el aparato puede ser implementado con un costo relativamente menor. Alternativamente, si no hay un requerimiento alto para el costo, una MCU con alto rendimiento puede ser usada para implementar el aparato de acuerdo a las realizaciones de la presente divulgación. FIG. 4 es un diagrama de estructura que ilustra ejemplarmente una configuración de hardware del aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una segunda realización de la presente divulgación.

Como se muestra en la FIG. 4, el aparato 400 incluye un circuito transformador 410, un circuito integrador 420, una MCU 430, un circuito de visualización de parámetros de vida útil 440, un circuito de comunicación 380 y un circuito de intercambio de datos 390. Diferente a la de la FIG. 3, en la implementación mostrada en la FIG. 4, el circuito de obtención de picos 220, el circuito de determinación de la duración 230, el circuito de determinación de la corriente pico 240 y el circuito de determinación del parámetro de vida 250 son implementados por la MCU. Por lo tanto, a diferencia de lo que ocurre en la FIG. 3, ya que la FIG. 4 es más adecuado para un caso en el que el rendimiento de la MCU 430 es relativamente alto y la velocidad de procesamiento de la misma es relativamente rápida, no se dispone ningún circuito de retención de picos. Así, en comparación con la FIG. 3, se omiten múltiples circuitos de hardware externos, por lo que se ahorra el tamaño del aparato, lo que facilita la miniaturización del mismo.

La FIG. 5 es un diagrama de circuito que ilustra ejemplarmente un circuito de obtención de energía de un aparato para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación. Como se muestra en la FIG. 5, un circuito integrador 510 y un circuito de obtención de energía 520, y una MCU 530 corresponden al circuito integrador 320, al circuito de obtención de energía 350 y a la MCU 360 mostrados en la FIG.

3, respectivamente. En particular, el circuito de obtención de energía 520 incluye, por ejemplo, un diodo 521 y un condensador 522 conectados en serie. Además, el condensador 522 está conectado a tierra. Así, después de que la señal de tensión pase por el diodo 521 y el condensador 522, se obtiene una señal de energía obteniendo una señal del condensador 522 respecto a la tierra y emitiendo la señal en la MCU. Por supuesto, los expertos en la materia deben entender que, el circuito de obtención de energía descrito anteriormente es meramente ejemplar. El aparato según la realización de la presente divulgación no está limitado a ello, sino que puede ser implementado en varias formas.

La FIG. 6 es un diagrama de forma de onda que ilustra ejemplarmente las relaciones entre una señal de corriente de choque actual, una señal de salida del circuito transformador, una señal de salida del circuito integrador (es decir, una señal de tensión descrita con referencia a la FIG. 2) y una señal de aproximación de la señal de tensión.

La señal de corriente de choque actual se ilustra en una línea de trazos finos, es decir, M2 se muestra en la FIG. 6. La señal de salida del circuito transformador se ilustra en una línea sólida, es decir, M3 se muestra en la FIG. 6. La señal correspondiente a la señal de salida del circuito integrador se ilustra con una línea de puntos, es decir, M1 se muestra en FG. 6. Más concretamente, para que sea posible observar las formas de onda de las señales en el diagrama de forma de onda con mayor claridad, se muestra aquí una señal inversa de la señal de tensión. Además, la señal de aproximación de la señal inversa se ilustra con una línea discontinua gruesa, es decir, M4 se muestra en FG. 6.

Como se muestra en la FIG. 6, la señal de salida del circuito transformador es directamente proporcional al diferencial de la señal de corriente de choque actual. Además, la señal inversa es inversamente proporcional a la señal de corriente de choque actual. En otras palabras, la señal de salida del circuito integrador es directamente proporcional a la señal de corriente de choque actual. La forma de onda de la señal inversa se aproxima como un triángulo M4, más concretamente, como los dos lados del triángulo. Los expertos en la materia deben entender que, en consecuencia, la señal de aproximación de la señal de salida del circuito integrador también se aproxima como dos lados de un triángulo. La base del triángulo está indicada por la duración de la corriente de choque, la altura correspondiente a la base del triángulo está indicada por la tensión pico y el área del triángulo está indicada por la energía. Así, la duración puede calcularse según la expresión (1) descrita anteriormente.

La FIG. 7 es un diagrama que ilustra ejemplarmente una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones. En la FIG. 7, el eje horizontal indica el tiempo, y el eje vertical indica la corriente pico de la corriente de choque. El circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 mostrado en la FIG. 2 puede determinar el parámetro que indica la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente pico y la duración.

En particular, por ejemplo, en el caso de que la corriente pico sea de 2 kA y la duración sea de 100ps, según la curva de vida útil mostrada en la FIG. 7, el circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 puede determinar que la corriente pico y la duración se cruzan en una línea que indica 100 veces en la curva de vida útil. Es decir, el dispositivo de protección contra sobretensiones es capaz de soportar el impacto de la corriente pico de 2 kA y la duración de 100 ps durante 100 veces. En otras palabras, después de la corriente de choque, la vida útil del circuito de protección contra sobretensiones se reduce en un 1%. Por ejemplo, en el caso de que la corriente pico sea de 3,5 kA y la duración sea de 100 ps, según la curva de duración mostrada en la FIG. 7, el circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 puede determinar que la corriente pico y la duración se cruzan en una línea que indica 10 veces en la curva de vida útil. En otras palabras, después de la corriente de choque, la vida útil del circuito de protección contra sobretensiones disminuye en un 10%. Así, la vida útil restante del circuito de protección contra sobretensiones determinada mediante la acumulación de la vida útil previamente reducida por el circuito de determinación del parámetro de vida útil 250 se considera como el parámetro.

El aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según las realizaciones de la presente divulgación se ha descrito con referencia a las FIG. 1 a FIG. 7. En el aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según las realizaciones de la presente divulgación, la corriente pico y la duración de la corriente de choque se determinan en base a la corriente de choque, el parámetro de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones se determina además, por lo que el estado de funcionamiento del dispositivo de protección contra sobretensiones puede indicarse eficazmente para recordar al usuario el riesgo de la corriente de rayo y la eficacia del dispositivo de protección contra sobretensiones, en consecuencia, la experiencia del usuario se mejora, y la seguridad del dispositivo de protección contra sobretensiones y los escenarios de aplicación del mismo se mejoran también.

En lo sucesivo, se describirá un procedimiento para un dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación con referencia a la FIG. 8.

La FIG. 8 es un diagrama de flujo que ilustra las principales etapas del procedimiento para el dispositivo de protección contra sobretensiones según una realización de la presente divulgación. Como se muestra en la FIG. 8, primero, en la etapa S810, una corriente de choque de entrada se convierte en una señal de tensión que es proporcional a la corriente de choque. A continuación, en la etapa S820, se obtiene un pico de tensión de la señal de tensión. Además, en la etapa S830, se determina la duración de la corriente de choque en base a la señal de tensión. En la etapa S840, se determina una corriente pico correspondiente a la tensión pico en base a una relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente pico. A continuación, en la etapa S850, se determina un parámetro que indica la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente pico y la duración según una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones. A continuación, el parámetro se emite en la etapa S860.

Cabe señalar que, aunque las etapas S810-S860 se muestran secuencialmente en el diagrama de flujo de la FIG. 8, el procedimiento para el dispositivo de protección contra sobretensiones según las realizaciones de la presente divulgación no necesita realizarse en la secuencia mostrada en la FIG. 8, en cambio, el procedimiento puede realizarse adecuadamente en otras secuencias distintas. Por ejemplo, aunque la etapa S840 se muestra después de la etapa S830, las etapas S840 y S830 pueden realizarse en paralelo o en secuencia inversa.

En una realización, la etapa de determinar la duración de la corriente de choque incluye: obtener la energía de la señal de tensión; y calcular la duración de la corriente de choque en base a la tensión pico y la energía.

En otra realización, la etapa de calcular la duración de la corriente de choque incluye: aproximar una forma de onda de la señal de tensión como una geometría, y calcular la duración indicando un tercer parámetro geométrico de la forma geométrica, en base a la tensión pico que indica un primer parámetro geométrico de la geometría y la energía que indica un segundo parámetro geométrico de la geometría.

En otra realización, la etapa de determinar el parámetro que indica la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones incluye: determinar un primer grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por la corriente de choque actual a partir de la corriente de choque pico y la duración según una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones; leer un segundo grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por una corriente de choque anterior; y determinar el parámetro en base al primer grado de deterioro y el segundo grado de deterioro

En otra realización, la etapa de convertir la corriente de choque de entrada en la señal de tensión que es proporcional a la corriente de choque incluye: convertir la corriente de choque en una señal diferencial; e integrar la señal diferencial para obtener la señal de tensión.

En otra realización, la etapa de dar salida al parámetro incluye al menos uno de los siguientes: dar salida al parámetro a un indicador asociado con el dispositivo de protección contra sobretensiones para indicar la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones mediante el indicador; dar salida al parámetro a un aparato de monitorización que está configurado para monitorizar el dispositivo de protección contra sobretensiones; y dar salida al parámetro a un aparato de almacenamiento.

En otra realización, la etapa de salida del parámetro incluye la salida de al menos uno de la corriente de choque pico y la duración, y el parámetro.

Las operaciones de las etapas del procedimiento para el dispositivo de protección contra sobretensiones según las realizaciones de la presente divulgación se han descrito en detalle con referencia a las FIG. 1 a FIG. 7, y no se describirá repetidamente en este documento.

En el procedimiento para el dispositivo de protección contra sobretensiones según las realizaciones de la presente divulgación, la corriente pico y la duración de la corriente de choque se determinan en función de la corriente de choque, el parámetro de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones se determina además, por lo que el estado de funcionamiento del dispositivo de protección contra sobretensiones puede indicarse eficazmente para recordar al usuario el riesgo de la corriente de rayo y la eficacia del dispositivo de protección contra sobretensiones, en consecuencia, se mejora la experiencia del usuario, y también se mejora la seguridad del dispositivo de protección contra sobretensiones y los escenarios de aplicación del mismo.

El procedimiento y el aparato para el dispositivo de protección contra sobretensiones según las realizaciones de la presente divulgación se han descrito con referencia a las FIG. 1 a FIG. 8.

Cabe señalar que en la especificación, los términos que comprenden, contienen o cualquier otra variación pretenden abarcar una inclusión no exhaustiva, de modo que un proceso, un procedimiento, un producto o un dispositivo que comprenda una serie de elementos no sólo incluya dichos elementos, sino que también pueda incluir otros elementos no enumerados explícitamente, o incluir elementos inherentes al proceso, el procedimiento, el producto o el dispositivo. Sin ninguna otra limitación, un elemento limitado por la expresión "que comprende un" no excluye que haya otros elementos idénticos incluidos en el proceso, el procedimiento, el producto o el dispositivo que comprende el elemento.

Además, cabe señalar que en la especificación, las expresiones similares a una primera... unidad, una segunda... unidad son sólo para distinguirlas convenientemente, y no significan que deban implementarse como dos o más unidades físicamente separadas. De hecho, las unidades pueden ser implementadas como una sola unidad integral, o como múltiples unidades, según sea necesario.

Por último, cabe señalar que la serie de procesos descrita anteriormente no sólo incluye los procesos realizados en un orden temporal, sino que también puede incluir procesos en paralelo o individualmente distintos del orden temporal.

A partir de la descripción de las realizaciones, los expertos en la materia deberían entender claramente que la presente divulgación puede implementarse mediante software en combinación con la plataforma de hardware necesaria, y por supuesto la presente divulgación también puede implementarse completamente mediante hardware. Sobre la base de esta comprensión, la parte de la solución técnica de la invención que contribuye al estado de la técnica puede ser incorporada en su totalidad o en parte en forma de un producto de software. Este producto de software informático puede almacenarse en un medio de almacenamiento, como una ROM/RAM, un disco, un disco óptico y similares, e incluir muchas instrucciones para hacer que un dispositivo informático (posiblemente un ordenador personal, un servidor o un dispositivo de red, etc.) implemente las realizaciones de la invención o el procedimiento descrito por algunas partes de las realizaciones.

En las realizaciones de la presente divulgación, el módulo/unidad puede ser realizado por software para ser ejecutado por varios procesadores. Por ejemplo, un módulo de código ejecutable identificado puede comprender uno o más bloques físicos o lógicos de las instrucciones del ordenador, que pueden, por ejemplo, construirse como un objeto, un proceso o una función. No obstante, no es necesario que los códigos ejecutables del módulo identificado estén ubicados juntos físicamente, y pueden comprender diferentes instrucciones almacenadas en diferentes ubicaciones, que pueden construir un módulo y lograr el propósito predeterminado del módulo cuando se combinan juntos lógicamente.

Cuando el módulo se realiza por software, teniendo en cuenta el proceso de fabricación de hardware existente, los expertos en la materia pueden implementar su función mediante los correspondientes circuitos de hardware que comprenden el circuito VLSI normal o el semiconductor existente, como un chip lógico o un transistor, u otros elementos discretos, independientemente del coste. El módulo también puede ser implementado por un dispositivo de hardware programable, como una matriz de puertas programable en campo, una matriz lógica programable o un dispositivo lógico programable, etc.

La presente divulgación se ha descrito anteriormente en detalle. El principio y la aplicación de la presente divulgación se describen a modo de ejemplo en la descripción. La descripción anterior de las realizaciones es sólo para facilitar la comprensión del procedimiento y la idea de la presente divulgación. Cabe señalar que las personas con conocimientos ordinarios en la materia pueden realizar diversas modificaciones y alternancias sin apartarse del principio de la presente divulgación, en base a la enseñanza de la presente divulgación. En resumen, la descripción no debe interpretarse como una limitación al alcance de la presente divulgación.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (200) para un dispositivo de protección contra sobretensiones, que comprende:

un circuito de conversión (210), configurado para convertir una corriente de choque de entrada en una señal de tensión proporcional a la corriente de choque;

un circuito de obtención de picos (220), configurado para obtener una tensión pico de la señal de tensión; un circuito de determinación de la duración (230), configurado para determinar una duración de la corriente de choque en función de la señal de tensión;

un circuito de determinación de la corriente pico (240), configurado para determinar una corriente de choque pico correspondiente a la tensión pico en base a una relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente de choque pico;

un circuito de determinación del parámetro de vida útil (250), configurado para determinar un parámetro relacionado con la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente de choque pico y la duración, de acuerdo con una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones; y

un circuito de salida (260), configurado para dar salida al parámetro,

caracterizado porque

el circuito de determinación del parámetro de vida útil (250) está adaptado para determinar que el parámetro relacionado con la vida útil comprende al menos uno de la vida útil restante y el grado de deterioro acumulado, y

el circuito de determinación de la duración (230) comprende:

un circuito de obtención de energía, configurado para obtener una energía de la señal de tensión; y un circuito de cálculo, configurado para calcular la duración de la corriente de choque en función de la tensión pico y de la energía.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que el circuito de cálculo está configurado para aproximar una forma de onda de la señal de tensión como una forma geométrica, y calcular la duración que indica un tercer parámetro geométrico de la forma geométrica en base a la tensión pico que indica un primer parámetro geométrico de la forma geométrica y la energía que indica un segundo parámetro geométrico de la forma geométrica.

3. El aparato según la reivindicación 2, en el que la forma geométrica comprende un triángulo, la duración indica una base del triángulo, la tensión pico indica una altura correspondiente a la base del triángulo, y la energía indica un área del triángulo.

4. El aparato según la reivindicación 1, en el que el circuito de obtención de picos mantiene además la tensión pico de la señal de tensión, y el circuito de cálculo está implementado por la unidad de microcontrolador.

5. El aparato según la reivindicación 1, en el que el circuito de obtención de picos, el circuito de determinación de la duración, el circuito de determinación de la corriente pico y el circuito de determinación del parámetro de vida útil están implementados por la unidad de microcontrolador.

6. El aparato según la reivindicación 1, en el que el circuito de determinación del parámetro de vida útil comprende:

una primera unidad de procesamiento, configurada para determinar un primer grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por la corriente de choque actual a partir de la corriente de choque pico y la duración, según una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones;

una unidad de lectura, configurada para leer un segundo grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por una corriente de choque anterior; y

una segunda unidad de procesamiento, configurada para determinar el parámetro en base al primer grado de deterioro y el segundo grado de deterioro.

7. El aparato según la reivindicación 1, en el que el circuito de conversión comprende:

un circuito transformador, configurado para convertir la corriente de choque en una señal diferencial; y un circuito integrador, configurado para integrar la señal diferencial para obtener la señal de tensión.

8. El aparato según la reivindicación 1, en el que el circuito de salida está configurado para implementar al menos uno de:

la emisión del parámetro a un indicador asociado con el dispositivo de protección contra sobretensiones para indicar la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones mediante el indicador;

la emisión del parámetro a un aparato de monitorización que está configurado para monitorizar el dispositivo de protección contra sobretensiones; y

la emisión del parámetro a un aparato de almacenamiento.

9. El aparato según la reivindicación 1, en el que el circuito de salida está configurado para dar salida a al menos uno de la corriente de choque pico y la duración, y el parámetro.

10. Un procedimiento para monitorizar un dispositivo de protección contra sobretensiones, que comprende convertir (S810) una corriente de choque de entrada en una señal de tensión que es proporcional a la corriente de choque;

obtener (S820) una tensión pico de la señal de tensión; determinar (S830) una duración de la corriente de choque en base a la señal de tensión; determinar (S840) una corriente de choque pico correspondiente a la tensión pico en base a una relación predeterminada entre la tensión pico y la corriente de choque pico; determinar (S850) un parámetro relacionado con la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones a partir de la corriente de choque pico y la duración, de acuerdo con una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones; y emitir (S860) el parámetro,

caracterizado porque

el parámetro relacionado con la vida útil se determina para indicar al menos uno de la vida útil restante y el grado de deterioro acumulado del dispositivo de protección contra sobretensiones, y

la etapa de determinar (S830) la duración de la corriente de choque comprende:

obtener una energía de la señal de tensión; y

calcular la duración de la corriente de choque en función de la tensión pico y de la energía.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de calcular la duración de la corriente de choque comprende:

aproximar una forma de onda de la señal de tensión como una forma geométrica; y

calcular la duración que indica un tercer parámetro geométrico de la forma geométrica en base a la tensión pico que indica un primer parámetro geométrico de la forma geométrica y la energía que indica un segundo parámetro geométrico de la forma geométrica.

12. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de determinar el parámetro que indica la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones comprende:

determinar un primer grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por la corriente de choque actual a partir de la corriente de choque pico y la duración, según una curva de vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones;

la lectura de un segundo grado de deterioro del dispositivo de protección contra sobretensiones causado por una corriente de choque anterior; y

determinar el parámetro en base al primer grado de deterioro y el segundo grado de deterioro.

13. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de convertir la corriente de choque de entrada en la señal de tensión que es proporcional a la corriente de choque comprende:

convertir la corriente de choque en una señal diferencial; e

integrar la señal diferencial para obtener la señal de tensión.

14. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de emisión del parámetro comprende al menos uno de:

la emisión del parámetro a un indicador asociado con el dispositivo de protección contra sobretensiones para indicar la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones mediante el indicador;

la emisión del parámetro a un aparato de monitorización que está configurado para monitorizar el dispositivo de protección contra sobretensiones; y

la emisión del parámetro a un aparato de almacenamiento.

15. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de emitir el parámetro comprende:

emitir al menos uno de la corriente de de choque pico y la duración, y el parámetro.