浪涌保护装置及利用浪涌保护装置进行故障检测的方法

摘要

本发明适用于雷电防护领域，提供了一种浪涌保护装置及利用浪涌保护装置进行故障检测的方法；浪涌保护装置包括浪涌保护器、电压检测模块、CPU处理模块、显示模块以及通信模块。本发明实施例提供的浪涌保护装置通过电压检测模块对浪涌保护器进行电压检测并输出电压数据；CPU处理模块将电压数据进行故障分析处理后输出故障信息；通信模块将故障信息传输给用户以便用户及时了解浪涌保护器的保护功能是否正常。

说明书

技术领域

本发明属于雷电防护领域，尤其涉及一种浪涌保护装置及利用浪涌保护装 置进行故障检测的方法。

背景技术

图1示出了现有技术提供的浪涌保护器1的模块结构；浪涌保护器1包括： 防过流保险丝10、第一防过热保险丝11、第一压敏器件12、第二防过热保险 丝13、第二压敏器件14、指示灯15、指示灯保护单元16、第三防过热保险丝 17和第三压敏器件18；其中，防过流保险丝10的一端与三相交流电的相线连 接；第一防过热保险丝11的一端与防过流保险丝10的另一端连接；第一压敏 器件12的一端与第一防过热保险丝11的另一端连接，第一压敏器件12的另一 端连接三相交流电的零线；第二防过热保险丝13的一端与防过流保险丝10的 另一端连接；第二压敏器件14的一端与第二防过热保险丝13的另一端连接， 第二压敏器件14的另一端连接三相交流电的零线；指示灯15的一端连接至三 相交流电的零线；指示灯保护单元16的输入端连接至第二压敏器件14与第二 防过热保险丝13连接的连接端，指示灯保护单元16的输出端连接至指示灯15 的另一端；第三防过热保险丝17的一端连接至三相交流电的零线；第三压敏器 件18的一端连接至第三防过热保险丝17的另一端，第三压敏器件18的另一端 接三相交流电的地线。

图1所示的浪涌保护器1采用压敏放电的方式进行浪涌保护，其基本原理 是：当电压正常时，浪涌保护器1处于高阻抗或关断放电器件的状态；当瞬间 发生浪涌时，浪涌保护器1迅速反映并处于低阻抗或接通放电器件的导通状 态，将能量泄放于地，将电压限制在用户设备所能承受的范围内，然后再恢复 为高阻抗或关断状态，从而不影响用户设备的供电。

浪涌保护器1是基于温度、电压、电流等方面采取不同的保护措施对用户 设备进行浪涌保护；浪涌保护器1通过指示灯保护单元16结合指示灯15进行 浪涌保护；对打雷或感应高能量产生的大电流冲击进行吸收或泄放，从而保护 线路上的其他设备的安全运行。

然而，浪涌保护器1属于保护装置，为保护用电设备的安全甚至可以损坏 浪涌保护器1自身。当浪涌保护器1遭受雷击浪涌或因长期使用老化时会被损 坏；此时浪涌保护器1就失去了保护功能，会影响线路上的其他设备的安全运 行。在现有技术中，当浪涌保护器1损坏后需要人工查看才能确定浪涌保护器 1已经失去保护功能；这样就导致了用户不能及时了解浪涌保护器1的保护功 能是否正常，从而使得线路上的其他设备的安全运行存在隐患。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种浪涌保护装置，旨在解决现有技术中当 浪涌保护器损坏后需要人工查看才能确定浪涌保护器已经失去保护功能，从而 导致用户不能及时了解浪涌保护器的保护功能是否正常的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种浪涌保护装置，包括浪涌保护器；还包 括：

电压检测模块，其输入端与所述浪涌保护器连接，对所述浪涌保护器进行 电压检测并输出电压数据；

CPU处理模块，其信号输入端连接至所述电压检测模块的输出端，将所述 电压数据进行故障分析处理并输出故障信息；

显示模块，其输入端连接至所述CPU处理模块的信号输出端，用于显示所 述浪涌保护器和所述CPU处理模块的运行状况；以及

通信模块，其输入端连接至所述CPU处理模块的控制输入输出端，将所述 故障信息传输给用户以便用户及时了解所述浪涌保护器的保护功能是否正常。

更进一步地，所述浪涌保护器包括：防过流保险丝，其一端与三相交流电 的相线连接；第一防过热保险丝，其一端与所述防过流保险丝的另一端连接； 第一压敏器件，其一端与所述第一防过热保险丝的另一端连接，所述第一压敏 器件的另一端连接三相交流电的零线；第二防过热保险丝，其一端与所述防过 流保险丝的另一端连接；第二压敏器件，其一端与所述第二防过热保险丝的另 一端连接，所述第二压敏器件的另一端连接三相交流电的零线；指示灯，其一 端连接至所述三相交流电的零线；指示灯保护单元，其输入端连接至所述第二 压敏器件与所述第二防过热保险丝连接的连接端，输出端连接至所述指示灯的 另一端；第三防过热保险丝，其一端连接至所述三相交流电的零线；第三压敏 器件，其一端连接至所述第三防过热保险丝的另一端，所述第三压敏器件的另 一端接三相交流电的地线。

更进一步地，所述电压检测模块包括：第一电压检测单元，其输入端连接 至第一测量点，其输出端连接至所述CPU处理模块的信号输入端，用于检测并 输出所述第一测量点的电压数据；所述第一测量点为所述防过流保险丝与所述 三相交流电的相线连接的连接端；第二电压检测单元，其输入端连接至第二测 量点，其输出端连接至所述CPU处理模块的信号输入端，用于检测并输出所述 第二测量点的电压数据；所述第二测量点为所述防过流保险丝与所述第二防过 热保险丝连接的连接端；第三电压检测单元，其输入端连接至第三测量点，其 输出端连接至所述CPU处理模块的信号输入端，用于检测并输出所述第三测量 点的电压数据；所述第三测量点为所述指示灯保护单元的输入端；第四电压检 测单元，其输入端连接至第四测量点，其输出端连接至所述CPU处理模块的 信号输入端，用于检测并输出所述第四测量点的电压数据；所述第四测量点为 所述指示灯保护单元的输出端。

更进一步地，所述第一电压检测单元包括：依次串联连接的第一分压单元、 整流单元、第二分压单元、隔离单元以及调理单元；所述第一分压单元将所述 第一测量点的电压数据进行分压处理；所述整流单元将所述第一分压单元的输 出进行整流处理；所述第二分压单元将所述整流单元输出的经过整流处理后的 直流电压进行再次分压处理；所述隔离单元将所述第二分压单元输出经过再次 分压处理后的电压信号进行光电隔离；所述调理单元将所述隔离单元的输出进 行信号调理后输出。

更进一步地，所述通信模块为载波通信模块、光纤通信模块或无线通信模 块。

更进一步地，所述载波通信模块包括：调制解调单元，其控制端连接至所 述CPU处理模块的控制输入输出端；信号发射单元，其输入端连接至所述调制 解调单元的输出端；载波耦合单元，其输入端连接至所述信号发射单元的输出 端，所述载波耦合单元的控制端连接电力线；以及信号接收单元，其输入端连 接至所述载波耦合单元的输出端，所述信号接收单元的输出端连接至所述调制 解调单元的输入端；其中，所述调制解调单元接收所述CPU处理模块输出的故 障信息，所述信号发射单元将经过所述调制解调单元处理的所述故障信息通过 所述载波耦合单元耦合至电力线；所述载波耦合单元接收所述电力线的反馈信 息并通过所述信号接收单元将所述反馈信息反馈给所述调制解调单元，所述调 制解调单元再与所述CPU处理模块通信。

更进一步地，所述浪涌保护装置还包括：与所述CPU处理模块连接为所述 CPU处理模块和所述显示模块供电的电源模块，所述电源模块为电池。

本发明实施例的目的还在于提供一种利用上述的浪涌保护装置进行故障检 测的方法，包括下述步骤：

电压检测模块对所述浪涌保护器进行电压检测并输出电压数据；

CPU处理模块将所述电压数据进行故障分析处理并输出故障信息；

通信模块将所述故障信息输出给用户以便用户及时了解所述浪涌保护器的 保护功能是否正常。

更进一步地，所述电压检测模块对所述浪涌保护器进行电压检测并输出电 压数据的步骤具体包括：所述电压检测模块中的第一电压检测单元检测并输出 所述浪涌保护器的第一测量点的第一电压；所述第一测量点为所述浪涌保护器 中防过流保险丝与三相交流电的相线连接的连接端；所述电压检测模块中的第 二电压检测单元检测并输出所述浪涌保护器的第二测量点的第二电压；所述第 二测量点为所述浪涌保护器中防过流保险丝与第二防过热保险丝连接的连接 端；所述电压检测模块中的第三电压检测单元检测并输出所述浪涌保护器的第 三测量点的第三电压；所述第三测量点为所述浪涌保护器中指示灯保护单元的 输入端；所述电压检测模块中的第四电压检测单元检测并输出所述浪涌保护器 的第四测量点的第四电压；所述第四测量点为所述浪涌保护器中指示灯保护单 元的输出端。

更进一步地，所述CPU处理模块将所述电压数据进行故障分析处理并输出 故障信息的步骤具体包括：将所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压分 别与设定的第一阈值电压进行比较，将所述第四电压与设定的第二阈值电压进 行比较；当所述第一电压大于所述第一阈值电压，所述第二电压小于等于所述 第一阈值电压，所述第三电压小于等于所述第一阈值电压，所述第四电压大于 等于所述第二阈值电压时，所述CPU处理模块输出防过流保险丝熔断的信息； 当所述第一电压大于所述第一阈值电压，所述第二电压大于所述第一阈值电压， 所述第三电压小于等于所述第一阈值电压，所述第四电压大于等于所述第二阈 值电压时，所述CPU处理模块输出浪涌保护器温度超过限定温度的信息；当所 述第一电压大于所述第一阈值电压，所述第二电压大于所述第一阈值电压，所 述第三电压大于所述第一阈值电压，所述第四电压大于等于所述第二阈值电压 时，所述CPU处理模块输出压敏器件出现故障的信息。

在本发明实施例中，浪涌保护装置通过电压检测模块对浪涌保护器进行电 压检测并输出电压数据；CPU处理模块将电压数据进行故障分析处理后输出故 障信息；通信模块将故障信息传输给用户以便用户及时了解浪涌保护器的保护 功能是否正常。

附图说明

图1是现有技术提供的浪涌保护器的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的浪涌保护装置的模块结构图；

图3是本发明实施例提供的浪涌保护装置中电压检测模块的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的电压检测模块中第一电压检测单元的结构图；

图5是本发明实施例提供的通信模块的结构图；

图6是本发明实施例提供的利用浪涌保护装置进行故障检测的方法的流程 图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是本发明实施例提供的浪涌保护装置的模块结构图；为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例提供的浪涌保护装置包括：浪涌保护器1、CPU处理模块2、 电压检测模块3、通信模块5和显示模块6；其中，电压检测模块3的输入端与 浪涌保护器1连接，对浪涌保护器1进行电压检测并输出电压数据；CPU处理 模块2的信号输入端连接至电压检测模块3的输出端，将电压检测模块3输出 的电压数据进行故障分析处理并输出故障信息；显示模块6的输入端连接至 CPU处理模块2的信号输出端，显示模块6用于显示浪涌保护器1和CPU处 理模块2的运行状况；其中，运行状况主要包括电压状态、通信状态以及故障 情况等信息；通信模块5的输入端连接至CPU处理模块2的控制输入输出端， 通信模块5将CPU处理模块2输出的故障信息传输给用户以便用户及时了解浪 涌保护器1的保护功能是否正常；其中，CPU处理模块2的控制输入输出端是 与通信模块5进行双向通信的端口，既是向通信模块5输出通信信息的输出端， 又是接收通信模块5反馈信息的输入端；并且该双向通信端口是与和显示模块 6连接的信号输出端不同的端口。这种实时检测浪涌保护器1自身的运行状况 并及时发现自身故障的浪涌保护装置能有效的解决用户对浪涌保护装置是否正 常运行并起到保护作用不知情的问题。

在本发明实施例中，浪涌保护器1通过对浪涌信号进行吸收从而实现保护 电力线上的用电设备的安全；该浪涌保护器1为现有技术中所描述的浪涌保护 器1，为了节省篇幅，在此不再赘述。

在本发明实施例中，电压检测模块3主要是将线路电压与浪涌保护器1内 的电压进行隔离并转换为CPU处理模块2可转换的电压；图3示出了电压检测 模块3的结构；电压检测模块3包括：第一电压检测单元31、第二电压检测单 元32、第三电压检测单元33和第四电压检测单元34；其中第一电压检测单元 31的输入端连接至防过流保险丝10与三相交流电的相线连接的连接端，第一 电压检测单元31的输出端连接至CPU处理模块2的信号输入端，用于检测第 一测量点A的电压数据；第二电压检测单元32的输入端连接至防过流保险丝 10与第二防过热保险丝13连接的连接端，第二电压检测单元32的输出端连接 至CPU处理模块2的信号输入端，用于检测第二测量点B的电压数据；第三 电压检测单元33的输入端连接至指示灯保护单元16的输入端，第三电压检测 单元33的输出端连接至CPU处理模块2的信号输入端，用于检测第三测量点 C的电压数据；第四电压检测单元34的输入端连接至指示灯保护单元16的输 出端，第四电压检测单元34的输出端连接至CPU处理模块2的信号输入端， 用于检测第四测量点D的电压数据；CPU处理模块2中AD转换单元用于分别 将第一电压检测单元31、第二电压检测单元32、第三电压检测单元33和第四 电压检测单元34检测的各个测量点的电压数据进行转换。

作为本发明的一个实施例，第一电压检测单元31的模块结构如图4所示， 第一电压检测单元31包括：依次串联连接的第一分压单元300、整流单元301、 第二分压单元302、隔离单元303以及调理单元304；其中第一分压单元300 将第一测量点A的电压进行分压处理；整流单元301将第一分压单元300的输 出进行整流处理；第二分压单元302将整流单元301输出的经过整流处理后的 直流电压信号进行再次分压处理；隔离单元303将第二分压单元302输出的经 过再次分压处理的电压信号进行光电隔离；调理单元304将隔离单元303的输 出进行信号调理后输出，CPU处理模块2中的AD转换单元20将调理单元304 的输出进行转换处理后由CPU处理模块2输出故障信息。另外，第二电压检测 单元32、第三电压检测单元33和第四电压检测单元34的内部模块结构与第一 电压检测单元31的内部模块结构相同，在此不再赘述。

在本发明实施例中，通信模块5将CPU处理模块2的控制输入输出端输出 的故障信息通过电力线对外传输给用户以便用户及时了解浪涌保护器1的保护 功能是否正常；同时，CPU处理模块2的控制输入输出端还通过通信模块5接 收相应的反馈信息。通信模块5可以为载波通信模块、光线通信模块或者无线 通信模块；图5示出了载波通信模块的结构，载波通信模块包括：调制解调单 元51、信号发射单元52、载波耦合单元53和信号接收单元54；调制解调单元 51的控制端连接至CPU处理模块2的控制输入输出端，将CPU处理模块2输出 的故障信息进行调制解调处理后输出并将接受到的反馈信息反馈给CPU处理模 块2；其中，调制解调单元51的控制端是与CPU处理模块2进行双向通信的端 口；信号发射单元52的输入端连接至调制解调单元51的输出端，载波耦合单 元53的输入端连接至信号发射单元52的输出端，载波耦合单元53的控制端连 接电力线7，其中，载波耦合单元53的控制端是与电力线7进行双向通信的端 口；信号接收单元54的输入端连接至载波耦合单元53的输出端，信号接收单 元54的输出端连接至调制解调单元51，通过调制解调单元51将信号进行编码 调制，再由信号发射单元52发射到载波耦合单元53，最后由载波耦合单元53 耦合到电力线7上与监视浪涌保护装置的终端进行信息的交互；调制解调单元 51接收CPU处理模块2输出的故障信息，信号发射单元52将经过调制解调单 元51处理的故障信息通过载波耦合单元53耦合至电力线7并传输给用户，用 户由此能及时了解浪涌保护器1的保护功能是否正常；然后，载波耦合单元53 接收电力线7的反馈信息并通过信号接收单元54将反馈信息反馈给调制解调单 元51，调制解调单元51再与CPU处理模块2通信。

在本发明实施例中，显示模块6可以为液晶显示器；通过液晶显示器可以 直接显示浪涌保护器1和CPU处理模块2的运行状况。

在本发明实施例中，浪涌保护装置还包括电源模块4，电源模块4与CPU 处理模块2的电源端连接；电源模块4可以为电池，电池用于给CPU处理模块 2和显示模块6进行供电。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的浪涌保护装置，现在结合图3详 述其工作原理如下：

本发明实施例提供的浪涌保护装置的前端加有保险丝，当雷击浪涌发生时 而浪涌保护器1又不得不自身损坏时，通过电压检测模块3进行线路电压和装 置内自身电压的测量，由CPU处理模块2进行电压量的采集计算并转换为数字 量，并进行故障分析；若已确定浪涌保护器1出现故障，可通过通信模块5将 故障信息送给用户的浪涌保护装置监视终端，让用户及时发现浪涌保护装置已 损坏，进行更换。其中，防过流保险丝10可以采用大电流的可熔断保险丝，在 超出浪涌保护器1保护范围大电流泄流时，防过流保险丝10及时熔断，保护浪 涌保护器1不出现起火爆炸等事故。第一防过热保险丝11、第二防过热保险丝 13或第三防过热保险丝17可以为可恢复保险丝，当浪涌保护器1因大电流泄 流而导致温度过高时，可进行切断，防止因过热而引起其他器件的损坏或浪涌 保护器1起火。第一压敏器件12、第二压敏器件14或第三压敏器件18采用浪 涌迅速反应器件，当瞬间发生浪涌时，保护器件迅速反映，并处于低阻抗大漏 流的导通状态，将能量泄放于地，将电压限制在用户设备所能承受的范围内， 然后再恢复为高电阻状态，从而不影响用户设备的供电。指示灯15用于指示浪 涌保护器1的运行状态，当保险丝断开时，指示灯15熄灭，指示浪涌保护器1 自身出现故障；当浪涌保护器1处于无浪涌的正常等待的运行状态时，指示灯 15正常亮，指示浪涌保护器1的状态正常。浪涌保护装置是否正常运行，可通 过液晶显示的方式查看，具体地，液晶显示的内容主要包括：三相的电压显示、 三相运行状态的显示、故障显示、内置电池的能量显示以及与监视终端的通信 状态是否正常的显示。另外，对浪涌保护装置进行维护时，自身的测量和显示 功能可实时显示浪涌保护装置的运行状态。

本发明实施例提供的利用上述浪涌保护装置进行故障检测的方法的流程图 如图6所示，具体包括下述步骤：

步骤S1：电压检测模块3对浪涌保护器1进行电压检测并输出电压数据；

步骤S2：CPU处理模块2将电压数据进行故障分析处理后输出故障信息；

步骤S3：通信模块5将故障信息输出给用户以便用户及时了解浪涌保护器 1的保护功能是否正常。

作为本发明的一个实施例，步骤S1进一步包括：

步骤S11：电压检测模块3中的第一电压检测单元31检测并输出浪涌保护 器1的第一测量点A的第一电压U0；第一测量点A为浪涌保护器1中防过流 保险丝10与三相交流电的相线连接的连接端；

步骤S12：电压检测模块3中的第二电压检测单元32检测并输出浪涌保护 器1的第二测量点B的第二电压U1；第二测量点B为浪涌保护器1中防过流 保险丝10与第二防过热保险丝13连接的连接端；

步骤S13：电压检测模块3中的第三电压检测单元33检测并输出浪涌保护 器1的第三测量点C的第三电压U2；第三测量点C为浪涌保护器1中指示灯 保护单元16的输入端；

步骤S14：电压检测模块3中的第四电压检测单元34检测并输出浪涌保护 器1的第四测量点D的第四电压U3；第四测量点D为浪涌保护器1中指示灯 保护单元16的输出端。

作为本发明的一个实施例，步骤S2具体包括：将第一电压U0、第二电压 U1、第三电压U2分别与设定的第一阈值电压200V进行比较，将第四电压U3 与设定的第二阈值电压10V进行比较；当第一电压U0大于第一阈值电压200V， 第二电压U1小于等于第一阈值电压200V，第三电压U2小于等于第一阈值电 压200V，第四电压U3大于等于第二阈值电压10V时，CPU处理模块2输出 防过流保险丝熔断的信息；当第一电压U0大于第一阈值电压200V，第二电压 U1大于第一阈值电压200V，第三电压U2小于等于第一阈值电压200V，第四 电压U3大于等于第二阈值电压10V时，CPU处理模块2输出浪涌保护器温 度超过限定温度的信息；当第一电压U0大于第一阈值电压200V，第二电压 U1大于第一阈值电压200V，第三电压U2大于第一阈值电压200V，第四电压 U3大于等于第二阈值电压10V时，CPU处理模块输出压敏器件出现故障的信 息。

为了更进一步的说明，现在结合图3详述如下：电压检测模块3包括第一 电压检测模块31、第二电压检测模块32、第三电压检测模块33和第四电压检 测模块34，第一电压检测模块31对第一测量点A的第一电压U0进行测量， 第二电压检测模块32对第二测量点B的第二电压U1进行测量，第三电压检测 模块33对第三测量点C的第三电压U2进行测量，第四电压检测模块34对第 四测量点D的第四电压U3进行测量；CPU处理模块2对采集到的第一电压 U0、第二电压U1、第三电压U2分别与设定的第一阈值电压200V进行比较， 将第四电压U3与第二阈值电压10V进行比较，当U0＞200V为正常，U1＞200V 为正常，U2＞200V为正常，U3＜10V为正常；当U0，U1，U2，U3不满足上 述条件时为不正常；若A、B、C、D四个测量点的电压U0、U1、U2、U3都存在 并且均正常时，则浪涌保护器1此相为正常工作状态；若A、B、C、D四个测量 点的电压U0、U1、U2、U3均为0或不存在，则为无电压状态，若三相均无电压， 则反应的现象为停电；若A、B、C、D四个测量点的电压U0、U1、U2、U3存在， 但不正常，则浪涌保护器1此相出现故障，可向监视浪涌保护器的终端报告故 障信息。具体地详见表1所示：

表1

本发明实施例提供的利用上述浪涌保护装置进行故障检测的方法可以实时 地对浪涌保护器进行故障检测并及时地将故障或损坏信息报告给用户，用户可 提前更换或维护该浪涌保护装置从而给用户减少了不必要的损失；同时用户可 以在已有浪涌保护装置监视终端的前提下直接定位损坏或故障的浪涌保护器， 节约大量的检修时间。

在本发明实施例中，浪涌保护装置通过电压检测模块对浪涌保护器进行电 压检测并输出电压数据；CPU处理模块将电压数据进行故障分析处理后输出故 障信息；通信模块将故障信息传输给用户以便用户及时了解浪涌保护器的保护 功能是否正常。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。