所以压敏片VR1的也选用箝位电压小 于400V的压敏电阻。由于SPT204A为1:1线性互感器，所以T2二次侧电流也非常小，所以 还需要转换回电压信号并进行放大处理信号并进行放大。即通过图3中电阻R11实现电流 到电压的信号转换，转换得到的电压值在_〇. 54V到+0. 54V之间，再送给AD620芯片进行放 大。线性互感器T2二次侧信号另一路则是送给比较器LM393,将正弦电压信号转变为频率 相同的方波信号，再送到dsPIC芯片控制器的输入捕捉引脚RD8(IC1)进行频率测量，如图 4所示。
[0056] 参见图5,电流信号采集模块包括依次连接的微电流采集器、电流互感器和信号放 大器，电流经电流信号接入电路引入电流互感器，电流互感器二次侧的电流信号通过电位 器转换为电压信号，再经过信号放大器进行放大，然后输出给dsPIC芯片处理模块。图5中 的I框即为图2所示的多匝串入式微电流采集器。压敏电阻VR2的存在是为了防止sro处 于导通泄流状态时，冲击电流通过电流传感器I一次侧时引起二次侧电压瞬间过流，烧坏 后续电路，所以压敏电阻VR2通常取值只需要大于1. 15U0(U0为电流互感器T1的输入端的 正常工作电压）。电流互感器是一款型号为KTO. 02A/PJ-1. 6V的小电流互感器，它可以测量 频率为25-50kHz，幅值为0-20mA的交流电流，输出0-100mA的交流电流信号，测量精度在 0.5% -1%之间。电流信号经过电流互感器二次采样，二次侧输出的电流信号通过电位器 W1转换为电压信号，再经过AD620进行放大，输出0-5V的电压信号送给控制器的AN1引脚， 再进行A/D转换测量。在AN0和AN1引脚输入端前面均加了 5.IV的稳压二极管Z1、Z2,防 止AD620的输出电压过高而损坏单片机的A/D转换电路。
[0057] 实施例二：
[0058] 参见图6,使用本实用新型对限压型电涌保护器阻性电流进行在线监测的方法， 包括以下步骤：
[0059] (1)由各采集模块分别（电压信号采集模块、电流信号采集模块、温度采集模块） 采集供配电线路的电压幅值电压、电涌保护器中压敏片表面温度T1和电涌保护器的初始 总泄漏电流I;
[0060] (2)对步骤1采集到的初始总泄漏电流I进行线性放大处理，并进行模数转换得到 调理后总泄漏电流II;
[0061] (3)比较步骤1的T1与电涌保护器中压敏片的劣化限定温度值TO,（T0由压敏片 生产厂家规定）的大小，如T1大于或等于T0时，直接输出"电涌保护器中压敏片劣化";如 T1小于T0,则进入步骤4);
[0062] (4)对步骤2调理后的总泄漏电流II进行快速傅里叶变换（FFT)并还原处理，得 到各次谐波泄露电流Ik，从Ik的波形中得到各次谐波电流的幅值Ikm和各次谐波相角0 k; 并对步骤1采集到的电压进行线性降压处理，并进行模数转换得到调理后电压，从调理后 电压的波形中得到各次谐波相角ak;其中：k为谐波的次数，取1-7的整数值；本例中k取 7 ；
[0063] 谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性电流，只要是非正弦谐波，就可以对 其进行分解，分解为奇次和偶次。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐 波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，称为基次（一次）谐波，二 次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz……。总泄露电流指的是1、2……7次谐波所有波形 的波形叠加。
[0064] (5)将步骤4得到的对应谐波次数的Ikm、ak、0k代入公式（a)，得到各次阻性电 流的幅值IKk;再将各次阻性电流的幅值I 入公式（b)，得到总阻性电流的幅值IK，将得 到的IKk、IK进行输出或存储以备调用；
[0065]IEk=Ikmcos(0k-ak) (a)
[0066]
[0067] 式中：k为谐波的次数，取1-7的整数值，本例中k取7 ;IK(I为阻性电流基波分量 (当k、m取值0的时候，即可得到IK(I);本实用新型采用的处理芯片为dsPIC30F6015,最大 可分析到七次电流谐波分量。
[0068] (6)将步骤5得到的总阻性电流IR与电涌保护器铭牌上标示的最大泄露电流允 许值的5%进行对比，若大于等于其5%，则可判定SH)已劣化，若小于其5%，则可判定SPD 正常。
[0069] 以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生 的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测装置，其特征在于，包括电压信号采集模 块、电流信号采集模块、温度采集模块、dsPIC芯片处理模块、输出模块和外部时钟模块，所 述电流信号采集模块、温度采集模块及外部时钟模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片 处理模块连接，所述输出模块与dsPIC芯片处理模块连接；其中： 所述电压信号采集模块用来采集供配电线路的电压，并进行线性降压处理，再经过A/D转换接口进行模数转换后，送给所述dsPIC芯片处理模块； 所述电流信号采集模块用来采集电涌保护器的总泄露电流，并进行线性放大处理，再 经过A/D转换接口进行模数转换后，传递给所述dsPIC芯片处理模块； 所述温度采集模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，用于采集和电 涌保护器中的压敏片的温度，送给dsPIC芯片处理模块； 所述dsPIC芯片处理模块用于接收各模块的数据，并进行分析和处理； 所述输出模块包括数据显示模块或数据打印模块或数据存储模块中的一种或多种，用 于输出所述dsPIC芯片处理模块得到的结果数据； 所述外部时钟模块用于提供当前实时的时间信息。2. 根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述电压信号采集模块包括依 次连接的电压信号取样电路、线性互感器和信号放大器。3. 根据权利要求2所述的在线监测装置，其特征在于，所述线性互感器的型号为 SPT204A，所述信号放大器的型号为AD620,信号放大器输出的电压幅值在0-5V之间。4. 根据权利要求2所述的在线监测装置，其特征在于，还包括频率检测模块，所述频率 检测模块的输入端连接到电压信号采集模块的线性互感器二次侧，输出端连接到dsPIC芯 片控制器。5. 根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述电流信号采集模块包括依 次连接的微电流采集器、电流互感器和信号放大器。6. 根据权利要求5所述的在线监测装置，其特征在于，所述微电流采集器采用多匝串 入式微电流采集器，包括坡莫合金材质的环形铁芯、一次侧绕组和二次侧绕组，一次侧接电 涌保护器的保护线，二次侧接所述电流互感器，且一次侧仅缠绕2匝，二次侧至少绕制2000 匝。7. 根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，还包括编码控制模块，所述编码 控制模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，由一个旋转编码开关和旁系 电路组成；该装置还可以包括用户端，dsPIC芯片处理模块通过zigbee无线信号中继模块 与用户端通信连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测装置，该装置包括电压信号采集模块、电流信号采集模块、dsPIC芯片处理模块、输出模块和外部时钟模块，电压信号采集模块、电流信号采集模块及外部时钟模块通过A/D转换接口与dsPIC芯片处理模块连接，输出模块与dsPIC芯片处理模块连接；本实用新型可以有效协调在线监测的电流成分区分提取的问题，同时可以降低在线监测限压型SPD阻性电流装置生产的费用，方便局域组网监测，可有效减少因SPD劣化后无法及时发现导致的电气火灾或过电压保护失效的情况。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN204666717
【申请号】CN201520348261
【发明人】杨仲江, 王成芳, 汪计昌, 王昊
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月26日