電源mov防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置，其特征在于：包括防雷器接地電流檢測傳感器，防雷器接地電流檢測傳感器串接信號濾波放大模塊，信號濾波放大模塊再串接脈沖形成模塊，脈沖形成模塊的輸出端分為兩路，一路經由計時復位閘門模塊連接脈沖步進計數(shù)模塊，另一路則直接連接脈沖步進計數(shù)模塊，脈沖形成模塊連接斷路器脫扣驅動模塊。本發(fā)明的另一個技術方案是提供了一種采用上述裝置的電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測方法。本發(fā)明既能滿足阻斷電源暫態(tài)過電壓引發(fā)工頻故障持續(xù)小電流對SPD危害，又確保在雷擊沖擊大電流下不誤動作使SPD脫離電網的兩種相互制約需求的保護技術要求。
【專利說明】電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型應用于電源MOV防雷器失效在線監(jiān)測和防雷器前端保護裝置及保護方法，屬于工頻電源防雷器保護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]防雷器又稱為浪涌保護器(以下簡稱為SPD)廣泛應用于國民經濟的各行各業(yè)中。在供配電的電源設備中更多地配備了包含有氧化壓敏電阻(以下簡稱為MOV)電源防雷器，按不同需要跨接于工頻電源相間及對地之間(L-L，L-N, L-PE, N-PE);承擔著泄放雷擊電流，抑制電網中間的浪涌過電壓發(fā)生，改善電源供電質量，保護電器設備的安全運行重要任務。
[0003]但隨著防雷器的廣泛和長期在各個領域中運用，SPD自身燒毀引發(fā)火災事故和連續(xù)雷擊防護失效的問題日漸凸顯，給國家和企業(yè)造成嚴重的經濟損失。
[0004]SPD自身燒毀引發(fā)的火災事故，經現(xiàn)場考證和分析，多見在電網出現(xiàn)過電壓故障時亥IJ，此類電網過電壓發(fā)生有別于瞬間雷擊感應過電壓，持續(xù)發(fā)生、能量無限，是Sro無法吸收消除的。一旦超過sro最大運行持續(xù)電壓，就會加速sro的Mov劣化，引發(fā)工頻故障電流持續(xù)通過spd，使sro受損發(fā)熱，嚴重時將發(fā)生燒毀事故，釀成災害。
[0005]連續(xù)雷擊防護失效事故易見于防雷器意外脫離被保護電網線路，使電網失去對雷擊過電壓、雷擊電流進行限壓泄流的裝置保護，造成設備人身事故發(fā)生。
[0006]為此，防雷規(guī)范中要求對電源防雷器應用前置熔斷器或斷路器實現(xiàn)前端過流保護，能在防雷器出現(xiàn)硬性持續(xù)短路故障時迅速切斷與電源線路的連接，避免電源系統(tǒng)保護開關出現(xiàn)越級跳閘，造成大面積停電事故。同時前端過流保護裝置也應能阻斷電源暫態(tài)過電壓引發(fā)工頻故障持續(xù)電流，防止事故擴大。
[0007]但在實際應用中，常規(guī)的電源防雷器前端過流保護裝置很難兼顧實現(xiàn)上述兩方面的保護功能:電源防雷器前端過流保護裝置使用的熔斷器或斷路器，通常保護設置值均能切除sro硬性持續(xù)短路故障；但是當電源系統(tǒng)出現(xiàn)異常電網電壓升高，導致sro啟動亞導通，出現(xiàn)故障的工頻的持續(xù)電流時，由于sro亞導通電阻的限流作用，電源電流往往達不到前端過流保護裝置熔斷器或斷路器的快速切斷值，而延續(xù)的電源故障電流能量足以致使SPD過熱起火燃燒；另外如將熔斷器或斷路器的保護速斷電流設置值調小，以滿足故障的工頻的持續(xù)電流脫扣值時，雷擊的沖擊電流又會造成保護裝置速斷，是sro脫離電網，導致后續(xù)雷擊防護失效的故障。上述情況使前端過流保護裝置整定值設定處于兩難之地。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的一個目的是提供一種確保sro安全運行，杜絕SPD自燃事故發(fā)生的裝置。本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用上述裝置的方法。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術方案是提供了 一種電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置，其特征在于:包括接入防雷器組接地回路用以監(jiān)測接地泄放電流的防雷器接地電流檢測傳感器，防雷器接地電流檢測傳感器串接信號濾波放大模塊，信號濾波放大模塊再串接脈沖形成模塊，由脈沖形成模塊根據(jù)防雷器接地電流檢測傳感器獲取的接地泄放電流產生脈沖信號，脈沖形成模塊的輸出端分為兩路，一路經由計時復位閘門模塊連接脈沖步進計數(shù)模塊，另一路則直接連接脈沖步進計數(shù)模塊，脈沖形成模塊連接斷路器脫扣驅動模塊，脈沖步進計數(shù)模塊由計時復位閘門模塊控制僅在檢測到脈沖形成模塊輸出至少連續(xù)三個周期的脈沖信號后向斷路器脫扣驅動模塊輸出脫扣信號，由斷路器脫扣驅動模塊根據(jù)該脫扣信號控制連接在防雷器組前端的防雷器前端保護斷路器進行脫扣動作。
[0010]優(yōu)選地，所述計時復位閘門模塊選用延時器來實現(xiàn)；所述脈沖步進計數(shù)模塊選用可復位的脈沖步進計數(shù)器來實現(xiàn)，由延時器向脈沖步進計數(shù)器給出復位信號。
[0011]本發(fā)明的另一個技術方案是提供了一種采用上述裝置的電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測方法，其特征在于，步驟為:
[0012]第一步、由脈沖形成模塊根據(jù)防雷器接地電流檢測傳感器獲取的接地泄放電流產生脈沖信號，其中，當發(fā)生雷擊時，接地泄放電流為瞬時大電流信號，此時，脈沖形成模塊產生單次脈沖信號；當產生工頻故障持續(xù)小電流時，接地泄放電流為電網工頻故障電流，此時，脈沖形成模塊產生電網工頻規(guī)律的工頻脈沖信號，該工頻脈沖信號的周期為T1=I /電網工頻頻率；
[0013]第二步、將計時復位閘門模塊選用延時器來實現(xiàn)，該延時器的延時時長為T2,T2 ^ NXT1, N為不小于3的正整數(shù)，將脈沖步進計數(shù)模塊選用可復位的脈沖步進計數(shù)器來實現(xiàn)，將該脈沖步進計數(shù)器設定為統(tǒng)計到有至少2個且至多N-1個連續(xù)周期的脈沖信號后，向斷路器脫扣驅動模塊輸出脫扣信號；
[0014]計時復位閘門模塊與脈沖步進計數(shù)模塊同步檢測到脈沖信號的第一個脈沖，計時復位閘門模塊開始計時，同時，脈沖步進計數(shù)模塊開始檢測脈沖信號的連續(xù)周期數(shù)；若脈沖形成模塊產生單次脈沖信號，則脈沖步進計數(shù)模塊僅能檢測到一個脈沖周期，計時復位閘門模塊在達到設定的延時時長T2后向脈沖步進計數(shù)器給出復位信號，脈沖步進計數(shù)器清零，重新等待下一個脈沖信號的輸入；
[0015]若脈沖形成模塊產生工頻脈沖信號，則脈沖步進計數(shù)模塊在檢測到連續(xù)至少2個且至多N-1個周期的脈沖信號后向斷路器脫扣驅動模塊輸出脫扣信號，此時，計時復位閘門模塊還未達到設定的延時時長T2,由斷路器脫扣驅動模塊根據(jù)該脫扣信號控制連接在防雷器組前端的防雷器前端保護斷路器進行脫扣動作。
[0016]優(yōu)選地，在第二步中，所述N的取值限定為不小于3且不大于5的正整數(shù)。
[0017]本發(fā)明運用步進計數(shù)技術，對流經SPD的電流進行甄別，對于非周期性雷擊過電壓通過的瞬間較大的脈沖電流進行屏蔽，而對連續(xù)周期通過SPD的故障工頻較小電流進行計數(shù)，一旦達到保護門值(3~5周期脈沖)立即響應，輸出脫扣動作信號，確保sro安全運行，杜絕SPD自燃事故的發(fā)生。
[0018]本發(fā)明即能滿足阻斷電源暫態(tài)過電壓引發(fā)工頻故障持續(xù)小電流對sro危害，又確保在雷擊沖擊大電流下不誤動作使sro脫離電網的兩種相互制約需求的保護技術要求，實現(xiàn)具備全方位保護功能的防雷器前端保護技術。
【專利附圖】

【附圖說明】[0019]圖1為本發(fā)明提供的一種電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0021 ] 如圖1所示，防雷器組sro —般經由防雷器前端保護斷路器DKl接入電網，而本發(fā)明提供的一種電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置包括接入防雷器組sro接地回路用以監(jiān)測接地泄放電流的防雷器接地電流檢測傳感器MC4，防雷器接地電流檢測傳感器MC4串接信號濾波放大模塊KDV1，信號濾波放大模塊KDVl再串接脈沖形成模塊MC1，由脈沖形成模塊MCl根據(jù)防雷器接地電流檢測傳感器MC4獲取的接地泄放電流產生脈沖信號，脈沖形成模塊MCl的輸出端分為兩路，一路經由計時復位閘門模塊TDRl連接脈沖步進計數(shù)模塊MBl，另一路則直接連接脈沖步進計數(shù)模塊MBl，脈沖形成模塊MCl連接斷路器脫扣驅動模塊DKOl，脈沖步進計數(shù)模塊MBI由計時復位閘門模塊TDRl控制僅在檢測到脈沖形成模塊MCl輸出至少連續(xù)三個周期的脈沖信號后向斷路器脫扣驅動模塊DKOl輸出脫扣信號，由斷路器脫扣驅動模塊DKOl根據(jù)該脫扣信號控制連接在防雷器組sro前端的防雷器前端保護斷路器DKl進行脫扣動作。
[0022]其中，計時復位閘門模塊TDRl選用延時器來實現(xiàn)；所述脈沖步進計數(shù)模塊MBl選用可復位的脈沖步進計數(shù)器來實現(xiàn)，由延時器向脈沖步進計數(shù)器給出復位信號。
[0023]在本實施例中，電網的工頻頻率為50Hz。本發(fā)明還提供了一種采用上述裝置的電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測方法，其步驟為:
[0024]第一步、由脈沖形成模塊MCl根據(jù)防雷器接地電流檢測傳感器MC4獲取的接地泄放電流產生脈沖信號，其中，當發(fā)生雷擊時，接地泄放電流為瞬時大電流信號，此時，脈沖形成模塊MCl產生單次脈沖信號；當產生工頻故障持續(xù)小電流時，接地泄放電流為電網工頻故障電流，此時，脈沖形成模塊MCl產生電網工頻規(guī)律的工頻脈沖信號，該工頻脈沖信號的周期為T1=ZOms ；
[0025]第二步、將計時復位閘門模塊TDRl選用延時器來實現(xiàn)，該延時器的延時時長為T2，T2=5X 20=100ms,將脈沖步進計數(shù)模塊MBl選用可復位的脈沖步進計數(shù)器來實現(xiàn),將該脈沖步進計數(shù)器設定為統(tǒng)計到有3-4個連續(xù)周期的脈沖信號后，向斷路器脫扣驅動模塊DKOl輸出脫扣信號；
[0026]計時復位閘門模塊TDRl與脈沖步進計數(shù)模塊MBl同步檢測到脈沖信號的第一個脈沖，計時復位閘門模塊TDRl開始計時，同時，脈沖步進計數(shù)模塊MBl開始檢測脈沖信號的連續(xù)周期數(shù)；若脈沖形成模塊MCl產生單次脈沖信號，則脈沖步進計數(shù)模塊MBl僅能檢測到一個脈沖周期，計時復位閘門模塊TDRl在達到設定的延時時長T2后向脈沖步進計數(shù)器給出復位信號，脈沖步進計數(shù)器清零，重新等待下一個脈沖信號的輸入；
[0027]若脈沖形成模塊MCl產生工頻脈沖信號，則脈沖步進計數(shù)模塊MBl在檢測到連續(xù)3-4個連續(xù)周期的脈沖信號后向斷路器脫扣驅動模塊DKOl輸出脫扣信號，此時，計時復位閘門模塊TDRl還未達到設定的延時時長T2,由斷路器脫扣驅動模塊DKOl根據(jù)該脫扣信號控制連接在防雷器組SH)前端的防雷器前端保護斷路器DKl進行脫扣動作，完成防雷器組SPD智能前端保護功能。[0028]本發(fā)明在監(jiān)測到防雷器MOV失效時產生故障工頻漏電流后，能限制在3-5個電源周波期內響應動作，驅動防雷器前端保護開關即時脫扣，防止故障擴大；同時專用電子模塊能鑒別且屏蔽防雷器在雷擊時經過MOV的數(shù)十千安培脈沖電流而不誤動作；確保良品MOV的防雷器正常穩(wěn)定的防雷保護功能。
【權利要求】
1.一種電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置，其特征在于:包括接入防雷器組(SPD)接地回路用以監(jiān)測接地泄放電流的防雷器接地電流檢測傳感器(MC4)，防雷器接地電流檢測傳感器(MC4)串接信號濾波放大模塊(KDVl)，信號濾波放大模塊(KDVl)再串接脈沖形成模塊(MCl)，由脈沖形成模塊(MCl)根據(jù)防雷器接地電流檢測傳感器(MC4)獲取的接地泄放電流產生脈沖信號，脈沖形成模塊(MCl)的輸出端分為兩路，一路經由計時復位閘門模塊(TDRl)連接脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)，另一路則直接連接脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)，脈沖形成模塊(MCl)連接斷路器脫扣驅動模塊(DKOl)，脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)由計時復位閘門模塊(TDRl)控制僅在檢測到脈沖形成模塊(MCl)輸出至少連續(xù)三個周期的脈沖信號后向斷路器脫扣驅動模塊(DKOl)輸出脫扣信號，由斷路器脫扣驅動模塊(DKOl)根據(jù)該脫扣信號控制連接在防雷器組(SPD)前端的防雷器前端保護斷路器(DKl)進行脫扣動作。
2.如權利要求1所述的一種電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測裝置，其特征在于:所述計時復位閘門模塊(TDRl)選用延時器來實現(xiàn)；所述脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)選用可復位的脈沖步進計數(shù)器來實現(xiàn)，由延時器向脈沖步進計數(shù)器給出復位信號。
3.一種采用如權利要求1所述裝置的電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測方法，其特征在于，步驟為: 第一步、由脈沖形成模塊(MCl)根據(jù)防雷器接地電流檢測傳感器(MC4)獲取的接地泄放電流產生脈沖信號，其中，當發(fā)生雷擊時，接地泄放電流為瞬時大電流信號，此時，脈沖形成模塊(MCl)產生單次脈沖信號；當產生工頻故障持續(xù)小電流時，接地泄放電流為電網工頻故障電流，此時，脈沖形成模塊(MCl)產生電網工頻規(guī)律的工頻脈沖信號，該工頻脈沖信號的周期為T1=I /電網工頻頻率； 第二步、將計時復位閘門模塊(TDRl)選用延時器來實現(xiàn)，該延時器的延時時長為T2，T2 ^ NXT1, N為不小于3的 正整數(shù)，將脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)選用可復位的脈沖步進計數(shù)器來實現(xiàn)，將該脈沖步進計數(shù)器設定為統(tǒng)計到有至少2個且至多N-1個連續(xù)周期的脈沖信號后，向斷路器脫扣驅動模塊(DKOl)輸出脫扣信號； 計時復位閘門模塊(TDRl)與脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)同步檢測到脈沖信號的第一個脈沖，計時復位閘門模塊(TDRl)開始計時，同時，脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)開始檢測脈沖信號的連續(xù)周期數(shù)；若脈沖形成模塊(MCl)產生單次脈沖信號，則脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)僅能檢測到一個脈沖周期，計時復位閘門模塊(TDRl)在達到設定的延時時長T2后向脈沖步進計數(shù)器給出復位信號，脈沖步進計數(shù)器清零，重新等待下一個脈沖信號的輸入； 若脈沖形成模塊(MCl)產生工頻脈沖信號，則脈沖步進計數(shù)模塊(MBl)在檢測到連續(xù)至少2個且至多N-1個周期的脈沖信號后向斷路器脫扣驅動模塊(DKOl)輸出脫扣信號，此時，計時復位閘門模塊(TDRl)還未達到設定的延時時長T2，由斷路器脫扣驅動模塊(DKOl)根據(jù)該脫扣信號控制連接在防雷器組(SPD)前端的防雷器前端保護斷路器(DKl)進行脫扣動作。
4.如有權利要求3所述的一種電源MOV防雷器失效故障電流周波監(jiān)測方法，其特征在于，在第二步中，所述N的取值限定為不小于3且不大于5的正整數(shù)。
【文檔編號】H02H9/04GK103545785SQ201310513114
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權日:2013年10月25日
【發(fā)明者】毛協(xié)國, 李正元, 伍先德, 孫中梁, 陳偉, 劉余平 申請人:上海臻和防雷電氣技術有限責任公司