浪涌保护装置的劣化率检测方法及系统与流程

本发明属于电气技术领域，尤其涉及一种浪涌保护装置的劣化率检测保护方法及系统。

背景技术：

在众多电气设备应用中，电气设备接地，并在电气设备中增加浪涌保护装置是对电气设备应有的保护。其中的浪涌保护装置spd(surgeprotectiondevice)，是在浪涌电流袭击设备时，将电流泄放到大地上，起到保护电气部件的作用。用于浪涌保护器的基本元器件有：压敏电阻、放电间隙、气体放电管、抑制二极管、扼流圈等。

按照相关的国际标准或国内标准，当使用8/20μs电流波冲击spd时，若最大放电电流i大于最大通流量imax一次，或者标称放电电流in20次，spd会损坏，其显示窗口会从绿色变成红色。所谓8/20μs电流波，是按照相关标准(gb/17626.5－1999《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》)，用专用设备模拟的雷电流波形。

但是在实际工程应用中，浪涌电流的波形并不是标准的8/20μs波形，而且峰值大小，衰期等参数都不确定，每一次的浪涌冲击对spd的损伤无法确定，多次损伤后，spd的劣化率也无法判断。因此会给电气设备的安全带来极大的隐患，特别是在一些安全性要求非常高，而又无人值守，全靠定期巡检查看的应用场所，如铁路信号电气设备，无线通讯基站，导航站，野外监测点等应用场景，可能会带来无法挽回的损失。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种浪涌保护装置的劣化率检测保护方法及系统，旨在解决现有技术无法对浪涌保护装置的劣化率进行判断的问题。

本发明是这样实现的，一种浪涌保护装置的劣化率检测方法，包括：

获取穿过浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量；

将所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量与预设的标准浪涌电流能量进行对比，得到比较结果；

根据所述比较结果确定所述浪涌保护装置的当次劣化度，并进行当前劣化度累积；

根据所述当前劣化度累积确定报警信号，所述报警信号包括所述浪涌保护装置的当前运行状态。

进一步地，所述获取穿过浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量包括：

通过浪涌电流检测装置获取穿过所述浪涌保护装置的接地导线在瞬态时间段内的感应电动势；

获取所述浪涌电流检测装置中感应线圈的匝数、感应导线的截面积和所述感应线圈中任一点到所述接地导线的中心的距离；

分别对所述感应电动势、所述感应线圈中任一点到所述接地导线的中心的距离进行积分，得到感应电动势积分值和距离积分值；

根据所述瞬态时间段、所述感应电动势积分值、所述距离积分值、所述感应线圈的匝数和所述感应电线的截面积计算得到所述瞬态浪涌电流能量。

进一步地，所述瞬态时间段以δt表示，δt＝t-t0，所述瞬态浪涌电流能量以表示，所述感应电动势积分值以表示，所述距离积分值以表示，所述感应线圈的匝数以n表示，所述感应电线的截面积以s表示，所述感应线圈平面与磁力线的夹角以θ表示，则：

其中，μ0表示空气的磁导率。

进一步地，所述将所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量与预设的标准浪涌电流能量进行对比，得到比较结果包括：

根据检测到的穿过所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量，在标准浪涌电流波形的能量对应表中，查找对应的标准浪涌电流能量，所述标准浪涌电流波形是按照相关标准(gb/17626.5－1999《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》)，用专用设备模拟的8/20μs雷电流波形；

根据查找到的所述标准浪涌电流能量，确定所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量对应的电流波形，以所述电流波形作为所述比较结果；

其中，所述能量对应表中保存有每一电流能量对应的电流波形。

进一步地，根据所述比较结果确定所述浪涌保护装置的当次劣化度，并进行当前劣化程度累积包括：

根据所述电流波形查找劣化对应表，在所述劣化对应表中找到所述电流波形对应的当次劣化度，所述劣化对应表中保存有每一电流波形对应的当次劣化度；

将所述当次劣化度与之前的劣化度相加，得到所述当前劣化度累积。

进一步地，所述根据所述当前劣化度累积确定报警信号包括：

判断所述当前劣化度累计是否达到更换所述浪涌保护装置的条件，若达到，则生成更换告警信息，并将所述更换信息推送至运维终端；

若未达到，则更新劣化程度信息，并将所述劣化程度信息推送至运维终端，所述劣化程度信息包括当前浪涌保护装置的当前劣化程度、受浪涌冲击次数、峰值、时间的信息。

进一步地，所述判断所述当前劣化度累计是否达到更换所述浪涌保护装置的条件包括：

以所述当次劣化度累积作为当前劣化率，将所述当前劣化率与所述浪涌保护装置送的维护劣化率进行比较，比较所述当前劣化率是否等于或者大于所述维护劣化率阈值。

本发明实施例还提供了一种浪涌保护装置的劣化率检测系统，包括：

浪涌电流检测装置，包括由感应导线围成若干匝的感应线圈，用于在瞬态时间段内，获取穿过其中间的接地导线的感应电动势；

检测系统，用于根据所述感应电动势计算穿过所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量，将所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量与预设的标准浪涌电流能量进行对比，得到比较结果，根据所述比较结果计算所述浪涌保护装置的当次劣化度，并进行当前劣化度累积，根据所述当前劣化度累积确定报警信号，所述报警信号包括所述浪涌保护装置的当前运行状态。

本发明实施例还提供了一种浪涌保护装置的劣化率检测系统，包括终端，所述终端包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7任意一项所述的浪涌保护装置的保护方法中的各个步骤，将信息和告警呈现出来。

本发明实施例还提供了一种浪涌保护装置的劣化率检测系统，包括可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7任意一项所述的浪涌保护装置的保护方法中的各个步骤。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明实施例通过获取浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量，将该瞬态浪涌电流能量与预设电流能量进行对比，得到对比结果，根据该对比结果计算该浪涌保护装置的当前劣化程度，最后根据该当前劣化程度确定报警信号，并按照预置方式发出该报警信号。本发明实施例通过获取穿过浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量，得到该浪涌保护装置的当前劣化度累积，从而确定每一次的浪涌冲击对浪涌保护装置的损伤，并能够根据该浪涌保护装置的当前劣化度累积发出报警信号，及时对该浪涌保护装置进行更换维护，以保证电气设备的安全能得到有效保护。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种浪涌保护装置的劣化率检测方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种浪涌保护装置的劣化率检测系统的结构示意图。

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1示出了本发明实施例提供的一种浪涌保护装置的劣化率检测方法，包括：

s101，获取穿过浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量；

s102，将所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量与预设的标准浪涌电流能量进行对比，得到比较结果；

s103，根据所述比较结果确定所述浪涌保护装置的当次劣化度，并进行当前劣化度累积；

s104，根据所述当前劣化度累积确定报警信号，所述报警信号包括所述浪涌保护装置的当前运行状态。

具体地，在步骤s101中，获取穿过浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量包括：通过浪涌电流检测装置获取穿过所述浪涌保护装置的导线在瞬态时间段内的感应电动势；获取所述浪涌电流检测装置中感应线圈的匝数、感应导线的截面积和所述感应线圈中任一点到所述接地导线的中心的距离；分别对所述感应电动势、所述感应线圈中任一点到所述接地导线的中心的距离进行积分，得到感应电动势积分值和距离积分值；根据所述瞬态时间段、所述感应电动势积分值、所述距离积分值、所述感应线圈的匝数和所述感应电线的截面积计算得到所述瞬态浪涌电流能量。

具体地，该瞬态时间段以δt表示，δt＝t-t0，该瞬态浪涌电流能量以表示，该感应电动势积分值以表示，该距离积分值以表示，该感应线圈的匝数以n表示，该感应电线的截面积以s表示，该感应线圈平面与磁力线的夹角以θ表示，则：

其中，μ0表示空气的磁导率。

在步骤s102中，将所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量与预设的标准浪涌电流能量进行对比，得到比较结果包括：

根据检测到的穿过所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量，在标准浪涌电流波形的能量对应表中，查找对应的标准浪涌电流能量，所述标准浪涌电流波形是按照相关标准(gb/17626.5－1999《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》)，用专用设备模拟的8/20μs雷电流波形；根据查找到的所述标准浪涌电流能量，确定所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量对应的电流波形，以所述电流波形作为所述比较结果；其中，所述能量对应表中保存有每一电流能量对应的电流波形。

具体地，根据所述比较结果确定所述浪涌保护装置的当次劣化度，并进行当前劣化程度累积包括：根据所述电流波形查找劣化对应表，在所述劣化对应表中找到所述电流波形对应的当次劣化度，所述劣化对应表中保存有每一电流波形对应的当次劣化度；将所述当次劣化度与之前的劣化度相加，得到所述当前劣化度累积。

在步骤s104中，根据所述当前劣化度累积确定报警信号包括：

判断所述当前劣化度累计是否达到更换所述浪涌保护装置的条件，若达到，则生成更换告警信息，并将所述更换信息推送至运维终端；

若未达到，则更新劣化程度等信息，并将更新的信息推送至运维终端，该更新的信息包括当前浪涌保护装置的当前劣化程度、受浪涌冲击次数、峰值、时间等信息。

具体地，在步骤s104中，

判断所述当前劣化度累计是否达到更换所述浪涌保护装置的条件包括：

以所述当次劣化度累积作为当前劣化率，将所述当前劣化率与所述浪涌保护装置送的维护劣化率进行比较，比较所述当前劣化率是否等于或者大于所述维护劣化率阈值。

更具体地，根据当前劣化度累积生成的报警信号包括更换信息、维护信息、预警信息或者其他用于进行提示的信息，该报警信号按照预先设置的方式进行推送、显示或体现。如将所述报警信号推送至运维终端，运维人员通过该报警信号获知发生异常的浪涌保护装置的编号、位置和异常情况，以方便运维人员对浪涌保护装置进行维修或者更换。或者报警信号通过无线方式发送给浪涌保护装置，浪涌保护装置上的报警单元发出光电报警。或者在后台服务中心，显示当前发生异常状况的浪涌保护装置，后台工作人员根据显示的报警信号通知对应的运维人员进行现场维护或者更换。

下面对本发明实施例进行进一步地阐述：

在具体使用过程中，要获得比较准确的预警信息，避免产生更恶劣的后果，本发明实施例首先要进行瞬时浪涌电流能量的检测。在本实施例中，电气设备的接地导线经该浪涌保护装置后接地。

在电磁场理论中的安培右手定则，b为环绕该接地导线流动的感应磁场，i为该接地导线上的电流方向，磁场流动方向为四指弯曲方向。

通过该接地导线的电流，会在其周围产生感应磁场，感应磁场b的方向与电流流过的方向遵循安培右手定则。本实施例中，在接地导线通过浪涌电流平行的方向，绕制n匝截面积为s的感应线圈，那么感应线圈中会有磁力线穿过，并产生感应电动势，该感应电动势的大小为：

其中ε为感应电动势，δφ为磁通量的变化，δt为时间的变化。即磁通量的变化速度越快，感应电动势越大。

在这样的特定条件下，磁通量的计算为：

φ＝bscosθ(公式2)

其中b为磁感应强度，s为感应线圈的截面积，θ为感应线圈平面与磁力线的夹角。

该接地导线的磁感应强度为：

其中μ0＝4π×10^-7n·a^-2是真空(空气)的磁导率，r为测量点到接地导线的距离，即r为感应线圈上任一点到穿过中心的接地导线中心的距离。

根据上述公式1、公式2和公式3，可以得到，某固定r圆线上，在某一瞬态时间段δt内(比如1μs)能检测到的感应电动势与相同时间段的i的变化关系为：

因此，在本实施例中，可以通过测量某固定r圆线上，某一瞬态时间段δt内(比如1μs)内的感应电动势ε来推算这个过程的电流变化δi，即：

而在实际工程应用中，需要得到的是更广泛时间内的浪涌电流能量，更精准出测量结果，在实际应用中，实际能检查到的是感应电动势ε的积分值，并要在检测截面积s范围内，对感应电线上每个点到接地导线的距离r的积分：

在本实施例中，通过设置浪涌电流检测装置相应的物理参数，确定匝数n、截面积s、感应线圈平面与磁力线的夹角θ，并计算出在通过电子线路检测出(t-t0)和积分电路检测到从而检测到瞬态浪涌电流能量，给电气设备的安全措施的采取提供最实时数据的数据基础，做出预警和预维护。

图2示出了本发明实施例提供的一种浪涌保护装置的保护终端，包括：

浪涌电流检测装置201，包括由感应导线围成若干匝的感应线圈，用于在瞬态时间段内，获取穿过其中间的接地导线的感应电动势；

检测系统202，用于根据所述感应电动势计算穿过所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量，将所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量与预设的标准浪涌电流能量进行对比，得到比较结果，根据所述比较结果计算所述浪涌保护装置的当前劣化程度，根据所述当前劣化程度确定报警信号，所述报警信号包括所述浪涌保护装置的当前运行状态。

其中，浪涌电流检测装置201与检测系统202通过无线通讯协议进行数据交互。

具体地，检测系统202包括：

强度检测单元，用于通过浪涌电流检测装置获取穿过所述浪涌保护装置的接地导线在瞬态时间段内的感应电动势；

获取单元，用于获取所述浪涌电流检测装置中感应线圈的匝数、感应导线的截面积和所述感应线圈中任一点到所述接地导线的中心的距离；

积分单元，与分别对所述感应电动势、所述感应线圈中任一点到所述接地导线的中心的距离进行积分，得到感应电动势积分值和距离积分值；

计算单元，用于根据所述瞬态时间段、所述感应电动势积分值、所述距离积分值、所述感应线圈的匝数和所述感应电线的截面积计算得到所述瞬态浪涌电流能量。

具体地，所述瞬态时间段以δt表示，δt＝t-t0，所述瞬态浪涌电流能量以表示，所述感应电动势积分值以表示，所述距离积分值以表示，所述感应线圈的匝数以n表示，所述感应电线的截面积以s表示，所述感应线圈平面与磁力线的夹角以θ表示，则：

其中，μ0表示空气的磁导率。

进一步地，保护装置202还包括：

波形查找单元，用于根据检测到的穿过所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量，在标准浪涌电流波形的能量对应表中，查找对应的标准浪涌电流能量，所述标准浪涌电流波形是按照相关标准(gb/17626.5－1999《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》)，用专用设备模拟的8/20μs雷电流波形；

根据查找到的所述标准浪涌电流能量，确定所述浪涌保护装置的瞬态浪涌电流能量对应的电流波形，以所述电流波形作为所述比较结果；

其中，所述能量对应表中保存有每一电流能量对应的电流波形。

进一步地，检测系统202还包括：

劣化查找单元，用于根据所述电流波形查找劣化对应表，在所述劣化对应表中找到所述电流波形对应的当次劣化度，所述劣化对应表中保存有每一电流波形对应的当次劣化度；将所述当次劣化度与之前的劣化度相加，得到所述当前劣化度累积。

进一步地，保护装置202还包括：

生成单元，用于判断所述当前劣化度累计是否达到更换所述浪涌保护装置的条件，若达到，则生成更换告警信息，并将所述更换信息推送至运维终端；

若未达到，则更新劣化程度信息，并将所述劣化程度信息推送至运维终端，所述劣化程度信息包括当前浪涌保护装置的当前劣化程度、受浪涌冲击次数、峰值、时间的信息。

进一步地，生成单元具体用于：

以所述当次劣化度累积作为当前劣化率，将所述当前劣化率与所述浪涌保护装置送的维护劣化率进行比较，比较所述当前劣化率是否等于或者大于所述维护劣化率阈值。

在本发明实施例中，瞬态浪涌电流能量为一个数值，本申请在实验室中，通过逐级调整8/20μs的电流波的大小对浪涌电流检测装置进行对比测试，得到若干对应表，如能量波形对应表、劣化率对应表等。在若干对应表中，每一个8/20μs电流波i对应一个电流能量值，当检测到瞬态浪涌电流能量时，可以反推出一个标准8/20μs电流波i。更具体地，在本申请中，通过实验室用不同的8/20μs电流波对spd进行测试，得到spd的承受能力，从而得出劣化率与不同8/20μs电流波的对应关系。在本实施例中，按照“检测瞬态浪涌电流能量---查表得到对应的8/20μs电流波---查表得到劣化率---检测出一次，累加一次---累积到设定值---报警或更换”的步骤进行浪涌保护装置的保护。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种浪涌保护装置的劣化率检测方法及系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。