CN101782611A - 一种浪涌保护器的在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种浪涌保护器的在线检测装置，涉及浪涌保护器检测的应用领域。本发明主要由测温单元(1)、信号转换传输单元(2)和数据分析单元(3)组成。测温单元(1)检测浪涌保护器(6)中的浪涌抑制器件(4)的温度，通过信号转换传输单元(2)将浪涌抑制器件的温度—时间曲线传输到数据分析单元(3)并与已经建立的数据模型进行比对分析，以判断和显示浪涌电流的类型、来源、大小和浪涌抑制器件(4)的损坏程度以及是否需要维护更换。数据分析单元(3)可通过网络实现远程报警和检测信息的网络共享。

Description

一种浪涌保护器的在线检测装置

技术领域

本发明涉及一种浪涌保护器在线检测及报警的装置。

技术背景

雷电是造成电子设备损坏的重要原因，它威胁建筑、铁路、民航、通信、工控、军事等各个领域电子信息***的安全。浪涌保护器是主要用于抑制雷电浪涌的保护类器件。在连接于电子设备的电源线、信号线以及控制线等金属线路上安装浪涌保护器是雷电防护重要措施之一。目前各地区各行业每年都投入巨额资金大量采购安装浪涌保护器。但是本质上，浪涌保护器是一种“牺牲自己，保护别人”的器件，当浪涌保护器遭受雷击浪涌电流，或长期使用，必然出现老化和损坏，这时，浪涌保护器就失去了保护电子电气设备的功能，受损到一定程度的浪涌保护器甚至可能引发线路中断或者短路。这对那些对雷电敏感的设备，特别是在雷电高发的季节或地区，是不能容忍的，甚至是“致命”的。这就引发了用户迫切的需求：一是要及时知道每一个浪涌保护器此时是否还在起到应有的保护作用，如果不是，则应立刻维护更换；二是要知道浪涌保护器已经遭到过雷击的情况，也就是说，要预知浪涌保护器是否快要失效了，以便提前进行维护工作。

由此可见，由于用户不知道每个浪涌保护器的当前状态，对雷电防护就成了“盲人”，电子信息***的防雷安全就成为不可知的事情。事实上，对近10年各行各业的雷电灾害进行的调查统计表明，很多浪涌保护器已损坏但未被发现，由此造成雷电打坏设备的事故的情况占相当大的比例。因此这一问题虽然看似很小，但却切实关系到各地区各行业电子信息***的安全。

目前，为解决上述问题而采取的方法和技术方案有如下几种，一、目前普遍采用定期对浪涌保护器进行检测的方法，一般每年在雷雨季节前后进行检测，但这种方法常常不能起到作用，这是因为在定期的检测后，可能浪涌保护器马上就被雷电打坏，后续雷击将击毁设备。另外，对于安装于信号回路中的浪涌保护器，常常由于不能停机中断信号，故而即使在定期检测时也不能得到有效检测。二、在电源浪涌保护器内部设置热脱扣装置及与其相联的微动开关，当电源浪涌保护器发生过热损坏时输出一个开关量，通过这个开关量对浪涌保护器的故障进行报警。这一方法其存在的问题是：1、浪涌抑制器件劣化或损坏未必产生足以使脱扣装置动作的能量，这时报警单元不能进行报警输出。2、在器件损坏才可能输出报警信号，不能提前预知。对其损坏过程中的状态以及损坏的原因均不能确定；3、不适用于信号类浪涌保护器。三、以电子器件介入浪涌保护器电路进行检测。其缺陷为，测量电路本身与浪涌保护器电路发生了电连接，导致测量电路被雷击浪涌提前损坏。四、由本人提出的“浪涌保护器的新型检测装置”(申请号200720177057.4，2008年6月6日授权)为上述问题提出了一种解决方案。这一方案初步解决了浪涌保护器的在线检测问题。其缺陷为：温度开关尚不能对浪涌抑制器件温度变化准确及时反映，因此可资判断的温度信息不够充分和直接。

发明内容

为了有效解决以上问题，本发明提出了一种基于采集器件温度实现浪涌保护器在线检测的方法。

本发明涉及一种实现浪涌保护器在线检测的方法。通过建立浪涌保护器内部器件的温度时间曲线、浪涌电流大小和特性、浪涌保护器损坏程度三者之间的关系模型，实现用检测浪涌保护器内部器件的温度时间曲线的方法来判断浪涌电流的状态和浪涌抑制器件的损坏程度。本发明主要由测温单元(1)、信号转换传输单元(2)和数据分析单元(3)组成。测温单元(1)贴装于浪涌抑制器件(4)之上或安装于浪涌抑制器件(4)附近，并通过传输线路(5)与信号转换传输单元(2)及数据分析单元(3)连接。测温单元(1)检测浪涌抑制器件(4)的温度，通过信号转换传输单元(2)将其传输到数据分析单元(3)，建立浪涌抑制器件(4)的温度温度并与已经建立的数据模型进行比对分析，以判断和显示浪涌电流的类型、来源、大小和浪涌抑制器件(4)的损坏程度。数据分析单元(3)可通过网络实现远程检测报警和检测信息的网络共享。测温单元(1)一般采用热电阻、热电偶、半导体温度传感器以及其它可以连续测量温度模拟量的类似器件。但不包括温度开关等只在某一个或几个温度下开关动作的器件。

通过大量的实验发现，当雷电浪涌通过浪涌保护器内部的浪涌抑制器件(4)时，浪涌抑制器件(4)温度会明显升高，随着时间的推移，器件温度会恢复为常态，那么，雷击浪涌越强，器件温度升得越高，恢复时间越长，即：器件的温度-时间曲线和器件上通过的浪涌电流的大小和波形具有对应关系，在环境温度不同时，器件的温度-时间曲线和浪涌电流的对应关系会发生偏移，但是这种偏移是和环境温度高低之间具有内在联系的、是有规律可循的。因此，只要测得浪涌抑制器件(4)上的温度-时间曲线，即可完全知道器件上通过浪涌电流的状况。由于浪涌抑制器件(4)的耐受浪涌的能力是已知的，因此又可以据此判断浪涌保护器的损坏程度，亦可预知浪涌保护器是否需要更换。另一方面，浪涌抑制器件(4)损坏和劣化，也往往伴随着发热的过程，这一发热过程与雷击浪涌的情况不同，可以作为另外一个判据。综上所述，只要建立了浪涌保护器(6)内部器件的温度-时间曲线、浪涌电流波形、浪涌保护器损坏程度三者之间的关系模型，就可以实现用检测浪涌保护器(6)内部器件的温度-时间曲线的方法来判断浪涌电流的状态和浪涌抑制器件(4)的损坏程度。为实现上述思路，可采用如下***实现：

这一***由三部分构成，即：测温单元(1)、信号转换传输单元(2)和数据分析单元(3)。具体办法如下：

1、通过对各种浪涌抑制器件的雷电浪涌的冲击实验，建立浪涌保护器内部器件的温度-时间曲线、浪涌电流波形、浪涌保护器损坏程度三者之间的关系模型，以编制算法和数据库程序，输入计算机，作为数据分析单元(3)。或者是按照既定数据分析模型运行的集成电路作为数据分析单元(3)。

2、将测温单元(1)如热敏电阻、热电偶或其它测温单元贴装于浪涌抑制器件(4)之上，检测浪涌抑制器件(4)在浪涌发生前后或故障情况下温度的变化曲线，检测***与浪涌保护器(6)本身没有任何电连接，浪涌抑制器件(4)是指压敏电阻、气体放电管、TVS、半导体放电管、电感、电阻等器件或其组合，也包括其它可被用于制造浪涌保护器的器件或它们的组合。

3、信号转换传输单元(2)一方面为测温单元(1)提供电源，另一方面将温度这一物理量转变为电信号，然后可以将此信号进行A/D转换，变为数字信号，并通过数字信号的各种传输方法，如总线方式或其它传输方式，将其传输至计算机中，即传输到数据分析单元(3)。信号转换传输单元(2)既可以是一个独立单体，也可以与测温单元(1)集成于一体。信号转换传输单元(2)除传输温度信号外，还可以赋予浪涌保护器(6)地址码并传输给数据分析单元(3)以标识和显示浪涌保护器(6)的位置，也可以传输浪涌保护器(6)的型号信息、浪涌抑制器件(4)热脱扣产生的开关量、浪涌保护器(6)内置或外置的开关或熔断器的断开信息、浪涌保护器(6)是否脱离线路等信息。

4、数据分析单元(3)将温度-时间曲线信号与已经建立好的数据模型进行比对分析，以判断和显示浪涌电流的类型、来源、大小和浪涌抑制器件(4)的损坏程度，还可以根据浪涌抑制器件(4)遭受浪涌大小、次数的记录对比及浪涌抑制器件(4)的承受浪涌的能力和寿命，提前判断出是否需要更换浪涌保护器(6)。数据分析单元(3)同时可通过网络实现远程检测报警和检测信息的网络共享。

本发明的优点是：一、可以及时知道浪涌保护器的状态、是否还在起到应有的保护作用，为浪涌保护器的维护提供了及时准确的信息；二、有效的解决了现有检测方法存在的浪涌抑制器件劣化或损坏时未产生足以使脱扣装置动作的能量，致使报警单元不能进行报警输出的问题。三、可以及时知道浪涌保护器已经遭到过雷击的情况，从而预知浪涌保护器是否快要失效，以便提前进行维护工作，解决了现有检测方法只有在器件损坏后才能输出报警信号的难题。四、可以检测纪录浪涌抑制器件损坏过程中的状态以及损坏的原因；五、适用于信号类浪涌保护器。六、测量电路本身与浪涌保护器电路无电连接，避免了测量电路被雷击浪涌提前损坏的问题，也避免了测量电路的介入使信号类浪涌保护器工作出现新的信号损耗和故障点的问题。七、可以实现远程实时监控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是结构示意图

图中1、测温单元，2、信号转换传输单元，3、数据分析单元，4、浪涌抑制器件，5、传输线路，6、浪涌保护器

实施例

参阅图1所示，本发明实施例具体方案如下：

1、采用热敏电阻作为测温单元(1)贴装于浪涌抑制器件(4)之上，测温单元(1)采集浪涌抑制器件(4)在浪涌发生前后或故障情况下温度的变化信号。

2、测温单元(1)采集到的温度信号通过传输线路(5)送到信号转换传输单元(2)，信号转换传输单元(2)一方面为测温单元(1)提供电源，另一方面将温度-时间这一物理量转变为电信号，然后将此信号进行A/D转换，变为数字信号，并通过数字信号的总线方式传输，将其传输至计算机中，即传输到数据分析单元(3)，除传输温度信号外，还将浪涌保护器(6)的地址码信息、浪涌抑制器件(4)热脱扣的开关量和其它开关量信息传输给数据分析单元(3)。

3、通过对各种浪涌抑制器件的雷电浪涌的冲击实验，建立浪涌保护器(6)内部的浪涌抑制器件(4)温度-时间曲线、浪涌电流波形、浪涌保护器(6)损坏程度三者之间的关系模型，以编制算法和数据库程序，输入计算机，作为数据分析单元(3)。由信号转换传输单元(2)送来的温度时间曲线信号与已经建立好的数据模型进行比对分析，得出浪涌抑制器件(4)承受的浪涌电流的类型、来源、大小和浪涌抑制器件(4)的损坏程度等结论。结论性数据或原始数据可以通过网络实现远程检测报警和检测信息的网络共享。

Claims (10)

1.一种浪涌保护器的在线检测装置，主要由测温单元(1)、信号转换传输单元(2)和数据分析单元(3)组成。其特征在于：测温单元(1)贴装于浪涌抑制器件(4)之上或安装于浪涌抑制器件(4)附近，并通过传输线路(5)与信号转换传输单元(2)及数据分析单元(3)连接。

2.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：所述测温单元(1)为热电阻、热电偶以及与其类似的可以连续测量温度的器件。

3.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：测温单元(1)所得到的浪涌抑制器件(4)的温度-时间变化曲线，可以通过信号转换传输单元(2)，进行A/D转换变为数字信号，并通过数字信号的各种传输方法，如总线方式或其它传输方式，将其传输至计算机中。

4.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：浪涌保护器(6)内部器件的温度时间曲线、浪涌电流大小和特性、浪涌保护器损坏程度三者之间的关系模型，及其与在线测量的温度数据进行比较，从而判断出和显示浪涌电流大小和浪涌保护器损坏程度的软件，以算法、函数和数据库的方式，安装于计算机中。安装于计算机中的上述软件和计算机本身共同构成了数据分析单元(3)。

5.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：所述浪涌抑制器件(4)可以是压敏电阻、气体放电管、TVS、半导体开关型放电管、电感、电阻等可以用来构成浪涌保护器且可以在浪涌电流作用下或自身劣化及损坏的情况下产生温度变化的器件。

6.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：权利要求(4)所述数据分析单元也可以用按照既定数据分析模型运行的集成电路实现。

7.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：检测装置可以在浪涌保护器(6)处于工作状态的情况下对其是否有雷电流通过、浪涌保护器损坏程度等信息进行实时检测，并且不影响浪涌保护器所安装线路的正常工作。

8.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：检测装置与浪涌保护器本身没有任何电连接。

9.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：权利要求(4)中所述的计算机可以在本地显示测得数据，也可以在与此计算机连接的网络上传输和共享这些数据。

10.根据权利要求1所述的浪涌保护器的在线检测装置，其特征在于：信号转换传输单元(2)也可以与测温器件(1)集成于一体。