具有用于监控过电压保护元件的测量装置的过电压保护设备的制造方法
【专利说明】具有用于监控过电压保护元件的测量装置的过电压保护设备
[0001]本申请是发明名称为具有用于监控过电压保护元件的测量装置的过电压保护设备、申请号为201280035981.2、申请日为2012年8月10日、进入中国国家阶段日期为2014年I月20日的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及用于监控一个或多个过电压保护元件的测量装置。
【背景技术】
[0003]充气过压避雷器(气体放电管或GDT)被用在大量的电气设备中，用于防止其过电压，特别是脉冲式过电压。在此，充气过电压避雷器具有空腔，其被填充有气体。电极被插入到空腔中和/或布置在空腔的边缘处，并且连接至将被保护的电气设备的电压，该电压将被提供或测量。假设在电极之间不存在电压，或者仅存在施加的低电压，则充气过电压避雷器在电极之间具有高电阻。当达到特定电压，也就是说，点火电压时，充气过电压避雷器切换至低电阻。结果，将被保护的电气设备的两个电势之间的电压下降。在充气过电压避雷器的低电阻状态下，在充气过电压避雷器的空腔中形成电弧。由于相对大电流流过，所以产生热。
[0004]在此，大量避雷器事件导致对电极的损坏。此外，避雷器事件还可能发生，其中，一旦被点燃的电弧长时间燃烧，就会因此导致避雷器的不可逆损坏，并且可能使避雷器不可用。
[0005]根据所施加的电压，充气过电压避雷器重新切换到高电阻状态(也就是说，电弧的熄灭)很难。
[0006]通过AC电压，无需很大的努力通常就可以改变至高电阻状态，这是因为AC电压重复过零。然而，通过DC电压，该操作更困难，这是因为已经燃烧的电弧还持续在点火电压下燃烧。只有当特定电功率下冲时，电弧才熄灭。
[0007]为了在该情况下仍然实现到高电阻状态的改变，已经开发出了短路棒。在此，一旦达到特定温度短路棒就被触发，从而充气过电压避雷器的电极被短路。短路导致电流然后经由短路流过，然后功率不能被持续供给充气过电压避雷器中的电弧。结果是，电弧熄灭，并且充气过电压避雷器回复到其高电阻状态。
[0008]理论上，可以通过直接测量欧姆电阻来识别该短路。然而，这不是总是可行的，这是因为由于为此目的而提供的相应技术装置以防止短路电流的方式被设计，所以相对昂贵。然而，防止短路的设计必然导致保护装置的大体积。另外，当安装在测量路径/信号路径中时，这样的装置还不利地影响测量/信号。
[0009]可替换地，可以通过外部配线可溯地测量短路；然而，可溯测量通常太过时间密集，这是因为其要求直接存取，并且只要是为了安全的原因与被保护的信号或与电源电压的电流隔离是必要的，则该电流隔离必须通过与电路分离来提供。
[0010]对于充气式放电器，可替换地或者附加地，例如TVS 二极管的半导体部件也可以被用作过电压保护，特别是在MSR领域中。因为大量过电压事件或者长时间过电压事件的原因，这些部件同样会发生损坏。
[0011]从而，期望早期获得损坏的状态的指示，使得在被损坏的过电压保护元件最终故障之前，其可以被替换，并且使得故障状态还可以被早期识别。
[0012]为了该目的，诸如从EP 1737091A1知晓的系统的现有系统提供了温度的评估。然而，由于间接加热，导致温度测量仅有限程度地适用于作为用于指示损坏程度的标准，这是因为最好确切的故障最好因此被检测到。
【发明内容】
[0013]从而，本发明的目标在于提供一种克服现有技术已知的一个或多个缺点的装置和方法。
[0014]该目标通过根据本发明的独立权利要求中的特征来解决。本发明的有益实施例在从属权利要求中指出。
【附图说明】
[0015]以下将参考附图，基于优选实施例更详细地描述本发明。
[0016]在图中:
[0017]图1示出在第一状态下的根据本发明的优选实施例的测量装置；
[0018]图2示出在第二状态下的根据本发明的优选实施例的测量装置；
[0019]图3示出根据本发明的优选实施例的简化流程图；以及
[0020]图4示出根据本发明的另一优选实施例的测量装置。
【具体实施方式】
[0021]图1和图2示出测量装置I。在此，图1示出电弧LB发生的情况，而图2示出在电弧LB之后被触发的短路弹簧F并且从而经由短路棒SC产生短路的情况。
[0022]测量装置I被布置在两条信号线SLl和SL2之间，并且通过虚线矩形举例示出。测量装置I间接地监控短路弹簧F的切换状态，其中，短路弹簧F可以驱动充气过电压避雷器GDT的短路棒SC。为此，通过短路弹簧F对短路棒SC施加力，然而短路棒通过触发装置AE保持一距离，触发装置例如，包括具有低熔点的焊料的焊接点。如果充气过电压避雷器GDT处的温度升高，则触发装置AE在特定温度下熔化，并且短路弹簧F的力被释放，并且经由当前被驱动的短路棒SC导致短路。而且，测量装置具有温度测量装置TS，温度测量装置与可以被短路的充气过电压避雷器GDT热接触。在此，可以直接或间接地产生热接触。可以通过将温度测量装置TS直接安装在充气过电压避雷器GDT上，提供直接接触。间接接触通过相距装配实现，也就是说，例如，通过气隙，或者通过引入填隙料GF。填隙料是热的良好导体，但是不导电。
[0023]而且，测量装置I具有评估装置CD。评估装置CD在不同时刻tl和t2和/或在其他时刻，通过温度测量装置TS，检测各个温度值。该检测可以周期地发生或者还可以是事件控制的。在此，例如，在时刻tl测量的温度值Tl可以指示环境温度。然后如果温度在特定间隔内急剧增加，从而可以从中读出充气过电压避雷器GDT的响应。然后如果温度下降，则可以推断出，短路弹簧F已被触发。如果通过评估装置CD识别出短路弹簧F已经被触发，则可以提示报警装置OUTl输出相应警报。警报在此可以具有不同形式。
[0024]在本发明的有利开发中，短路弹簧F的状态还可以另外通过光测量装置OS被光学监控。在此，评估装置CD在不同时刻t3和t4处和/或在其他时刻处，检测相应光学测量值L1、L2。在此，应该注意，t3或t4(光学测量)还可以例如分别与tl和t2(热测量)一致。该检测同样可以周期地发生或者还可以是事件控制的。在此，例如，已经在时刻t3处测量的光学测量值LI可以表示环境亮度。如果亮度在特定间隔内急剧增加，由于形成电弧LB，从而可以从中读出充气过电压避雷器GDT的响应。如果在特定时间段(电弧持续时间)之后亮度再次下降，则可以推断出短路弹簧F已被触发。如果评估装置CD识别出短路弹簧F已被触发，则可以提示报警装置OUTl输出相应警报。警报在此可以具有不同形式。
[0025]如已经提出的，可以以事件控制的方式检测光学测量值或温度测量值。例如，如果在光测量装置OS处确定亮度增加，则这可以被用于触发温度测量。另一方面，当然还可以在温度测量装置TS处确定温度升高，并且使用其触发亮度测量。
[0026]在有利开发中，测量装置具有两种测量方法并且相互独立地评估这两种测量方法(光学、温度)。如果两种评估的结果都确定短路弹簧F已被触发，则提示警报。如果仅一种测量方法指示短路弹簧的触发，可以以不同形式提供警报。例如，可以使用不同光学信号，和/或可以产生不同的声信号，和/或可以产生不同远程电警报信号。
[0027]在有利开发中，通过热变电阻器构造温度测量装置TS。在此，热变电阻器可以是热敏电阻，例如，PTC或NTC。可替换地，热释电传感器当然也可以被提供作为温度测量装置TS0无需具体描述，还可以提供不同的温度传感器，其中，评估装置CD然后能够再次评估相应温度传感器的结果。
[0028]由于在此提供的小设计，所描述的发明特别适用于在MSR应用或者电信应用中使用。
[0029]在本发明的其他实施例中，提供了一种用于操作测量装置I的方法。该方法在图3中以高度概括的方式示出。在此，在第一步骤100中，通过温度测量装置TS在第一时刻tl测量第一温度值Tl，温度测量装置TS与可以被短路的充气过电压避雷器GDT热接触。例如，该温度值是环境温度值。在可选步骤200中，可以通过光测量装置OS，在相同时刻或者在其他时刻，通常在第三时刻t3，测量第一光学测量值LI，光测量装置OS光学地监控可以被短路的充气过电压避雷器GDT的状态，尤其是短路弹簧F的触发。在又一步骤300中，在第二时刻t2，通过温度测量装置TS，测量第二温度值T2。在此，第二时刻t2不同于第一时刻tl。在可选步骤400中，可以在相同时刻t2或在其他时刻，通常为第四时刻t4，测量第二光学测量值L2。在此，第四时刻t4至少不同于第三时刻t3。在又一步骤500中，基于所测量的第一温度值Tl以及基于第二温度值T2，以及如果被提供，还基于所测量的第一光学测量值LI并且基于第二光学测量值L2，可选地或者另外地识别出短路弹簧F是否已被触发。如果识别出未触发，则该方法例如回到步骤300。这样可以实现周期性询问。可替换地，温度升高的识别还可能导致第二光学测量值的事件控制询问，也就是说，该方法跳至步骤400，或者在识别出亮度提高的情况下，导致第二温度值的事件控制询问，也就是说，该方法跳至步骤300。如果在步骤500中，识别出短路弹簧F已被触发，则在步骤600中指示该识别。警报在此可以不同地形成，以及例如可以包含关于一个或多个测量方法(当提供不同测量方法时)是否指示短路弹簧的触发的语句。在此，如果识别出短路弹簧F的触发，则可以输出相应光和/或声和/或电信号。
[0030]以下描述对于先前描述的方法可替换地或另外使用的又一方法。在此，该方法集中在过电压保护设备的操作。过电压保护设备具有用于监控一个或多个过电压保护元件TVS、⑶T的测量装置1、以及评估装置⑶。评估装置⑶经由光测量装置OSl、OS2连接至相应的过电压保护元件TVS、GDTo此外，过电压保护设备具有用于识别长时间流动并且流过过电压保护元件(TVS、⑶T)的电流的装置。
[0031]然后，评估装置对脉冲进行计数，并且另外识别在长时间段内是否有电流流动。从计数脉冲的数量和/或所识别出的长时间流动的电流，确定相应的被监控的过电压保护元件TVS、GDT是否仍在运行、先前已被损坏、或不可使用。基于确定的结果，指示过电压保护元件(TVS、⑶T)是仍在运行、先前已被损坏、还是不可使用。
[0032]在本发明的情况下，间接地监控短路棒的触发。在此，弹簧的触发被识别，并且如果期望，被转发(forward on)。为此，测量在充气过电压避雷器GDT处或在其附近的温度。通过评估在不同时间tl、t2测量的连续温度值T1、T2，可以建立温度轮廓，并且从其识别充气过电压避雷器GDT的状态、或者短路棒SC的状态、或者弹簧F的状态。在此，环境温度还可以被确定为变量，这是因为单独第一值或者一系列过去值的平均值提供了环境温度的指示。这对于环境亮度同样也成