专利名称：浪涌抑制供电系统及其工作方法
技术领域：
本发明属于电力领域，尤其涉及一种浪涌抑制供电系统及其工作方法。
背景技术：
随着人类科学技术的进步，电力电气设备正在向集成化、微电子化和高性能化发展，而电力电气设备工作就需要给其进行通电，从而就会产生电压和电流，当电力电气设备工作的时候，其内部电路中的电压或者电流可能会引起自身或者外部因素(如雷电等)的影响产生波动，造成工作电压或者工作电流时高时低，当电压增加持续三毫微秒(十亿分之一秒)或更长时间时，被称为浪涌；当电压增加仅持续一毫微秒或两毫微秒时，被称为尖峰。而浪涌有分为内部浪涌和外部浪涌两种，外部浪涌主要是指雷电所产生的损害，一般是会对设备造成明显的损坏；内部浪涌主要是指配电、微电子设备的运行所引起的电压瞬变、 凹陷、尖峰、高次谐波等，会使绝大数的微电子器件和设备出现不明原因的故障、死机、寿命 缩短甚至损坏，影响设备运行效率、产生额外功耗以及支出额外成本。现有技术中，在供电系统中一般安装浪涌保护器可有效抑制电力线中所产生的尖峰浪涌，但是随着时间的推移，并不能时刻知道电力线中的浪涌保护器是否还是在正常工作，或者已经损坏，或者性能已经大大下降，即并不能直观得出该供电系统中抑制浪涌的性能如何。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中不能直观评估供电系统中浪涌抑制性能的技术问题，提供一种浪涌抑制供电系统及其工作方法，能够有效对其抑制浪涌的性能进行评估。一种浪涌抑制供电系统，包括配电站，负载，及与所述负载电连接的相线、N线及PE线，所述供电系统中并接有浪涌保护器，所述供电系统还包括与电力线连接的第一计数器和第二计数器，所述第一计数器包括第一计数模块，分别与所述第一计数模块电连接的第一电流采样模块及第一电压采样模块；所述第二计数器包括第二计数模块，分别与所述第二计数模块电连接的第二电流采样模块及第二电压采样模块；所述第一电压采样模块与相线电连接，所述第一电流采样模块与PE线电连接，所述第一电压采样模块与相线的节点位于浪涌保护器与相线的节点和配电站的出线端之间，所述第一电流采样模块与PE线的节点位于浪涌保护器与PE线的节点和配电站的出线端之间；所述第二电压采样模块与相线电连接，所述第二电流采样模块与PE线电连接，所述第二电压采样模块与相线的节点位于浪涌保护器与相线的节点和负载之间，所述第二电流采样模块与PE线的节点位于浪涌保护器与PE线的节点和负载之间。作为一种优选实施例，所述相线包括A相线、B相线和C相线，所述第一电压采样模块为三个，分别与所述A相线、B相线和C相线电连接，所述第一电压采样模块与所述A相线、B相线和C相线的节点位于浪涌保护器与所述A相线、B相线和C相线的相对应的节点和配电站的出线端之间；所述第二电压采样模块为三个，分别与所述A相线、B相线和C相线电连接，所述第二电压采样模块与所述A相线、B相线和C相线的节点位于浪涌保护器与所述A相线、B相线和C相线的相对应的节点和负载之间。优选地，所述第一计数模块包括带有第一显示屏的第一计数单元，所述第二计数模块包括带有第二显示屏的第二计数单元。优选地，所述第一计数器还包括第一隔离模块，所述第二计数器还包括第二隔离模块，所述第一电流采样模块和第一电压采样模块分别通过所述第一隔离模块与所述第一计数模块电连接，所述第二电流采样模块和第二电压采样模块分别通过所述第二隔离模块与所述第二计数模块电连接。优选地，第一电压采样模块及第二电压采样模块分别为电压采样电路或者互感
器。 优选地，所述第一电流采样模块及第二电流采样模块为电流采样电路或电流互感器，所述第一隔离模块及第二隔离模块采用光耦隔离电路。优选地所述第一计数模块和第二计数模块还分别包括一用于给其内的计数单元供电的电源装置。本发明还提供上述浪涌抑制供电系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤电压采样模块采集相线中的电压，电流采样模块采集PE线中的电流；当相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U并且脉冲宽度至少持续时间t时或者PE线中的浪涌电流脉冲高于I并且脉冲宽度至少持续时间t时计数器进行计数一次并与前一次所计数结果进行累加；将第二计数器的计数值与第一计数器的计数值做减法运算，并根据运算结果对供电系统进行浪涌抑制性能评估。作为进一步优选方案，当第一电压采样模块采集到得相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U并且脉冲宽度至少持续时间t时或者PE线中的浪涌电流脉冲高于I并且脉冲宽度至少持续时间t时第一计数器进行计数一次并与前一次所计数结果进行累加；第二电压采样模块采集到得相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U并且脉冲宽度至少持续时间t时或者PE线中的浪涌电流脉冲高于I并且脉冲宽度至少持续时间t时第二计数器进行计数一次并与前一次所计数结果进行累加。优选地，所述U的取值范围为(1. 15-1. 25) U0,1的取值范围为95A_105A，t的取值范围为1_3豪微秒，其中UO为供电系统相线的额定电压。以上所述技术方案，通过在供电系统中所并接的浪涌保护器的两侧分别设置一个计数器，将第一计数器设置在浪涌保护器与电力线的节点和配电站的出线端之间，用来计数还未经浪涌保护器滤波的尖峰浪涌次数，将第二计数器设置在浪涌保护器与电力线的节点和负载之间，用来计数已经浪涌保护器滤波的剩余尖峰浪涌的次数，通过两次计数的差值的大小可以有效对所述浪涌保护器进行滤波性能的评估，并可得知所述电力线上的浪涌保护器是否还在正常工作，还是已经损坏，以便于进行维修或者更换。
图I是本发明浪涌抑制供电系统一种实施例的结构示意图；图2是本发明浪涌抑制供电系统另一种实施例的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。如图I所示，本发明提供一种浪涌抑制供电系统，包括配电站，负载，及与所述负载电连接的相线、N线及PE线，所述供电系统中并接有浪涌保护器31，所述供电系统还包括与电力线连接的第一计数器和第二计数器，所述第一计数器包括第一计数模块11，分别与所述第一计数模块11电连接的第一电流采样模块13及第一电压采样模块12 ;所述第二计 数器包括第二计数模块21，分别与所述第二计数模块21电连接的第二电流采样模块23及第二电压米样模块22 ；所述第一电压采样模块12与相线电连接，所述第一电流采样模块13与PE线电连接，所述第一电压采样模块12与相线的节点位于浪涌保护器31与相线的节点和配电站的出线端之间，所述第一电流采样模块13与PE线的节点位于浪涌保护器31与PE线的节点和配电站的出线端之间；所述第二电压采样模块22与相线电连接，所述第二电流采样模块23与PE线电连接，所述第二电压采样模块22与相线的节点位于浪涌保护器31与相线的节点和负载之间，所述第二电流采样模块23与PE线的节点位于浪涌保护器31与PE线的节点和负载之间。浪涌保护器31包括壳体及位于壳体内部的工作电路，所述工作电路可并接在所述电力线上。优选地，如图I所示，所述相线包括A相线、B相线和C相线，所述第一电压采样模块12为三个，分别与所述A相线、B相线和C相线电连接，所述第一电压采样模块12与所述A相线、B相线和C相线的节点位于浪涌保护器31与所述A相线、B相线和C相线的相对应的节点和配电站的出线端之间；所述第二电压采样模块22为三个，分别与所述A相线、B相线和C相线电连接，所述第二电压采样模块22与所述A相线、B相线和C相线的节点位于浪涌保护器与所述A相线、B相线和C相线的相对应的节点和负载之间。换句话说，就是第一计数器中第一电压采样模块12与相线的接线点和第一电流采样模块13与PE线的接线点要位于浪涌保护器中的浪涌抑制电路与相线及PE线的接线点之前，这样才能保证第一计数器所采集并计数的浪涌数量是还未被浪涌抑制电路处理的尖峰浪涌数；第二计数器中第二电压采样模块22与相线的接线点和第二电流采样模块23与PE线的接线点要位于浪涌保护器中的浪涌抑制电路与相线及PE线的接线点之后，这样才能保证第二计数器所采集并计数的浪涌数量是已经过浪涌抑制电路处理但未被处理掉的尖峰浪涌数。优选地，如图2所示，所述第一计数模块11包括带有第一显示屏113的第一计数单元112，所述第二计数模21块包括带有第二显示屏213的第二计数单元212，所述壳体上开设有容纳所述显示屏的第一卡孔和第二卡孔，如图I所示，所述第一显示屏113位于所述第一卡孔内，所述第二显示屏213位于所述第二卡孔内。所述第一计数器用于计数电力线上的还未被浪涌保护器处理的尖峰浪涌的数量。所述第一计数模块11用于对所采集的尖峰浪涌进行计数，所述第一计数模块11优选地包括一带有第一显示屏113的第一计数单元112，该计数单元112可以直观反映所记录的尖峰浪涌的个数，所述带有第一显示屏113的计数单元优选采用六位计数单元，即显示屏上所能显示的最大读数为999999，当达到最大读数时，如果该计数器继续进行计数时，所述读数又重新变为000000，之前的读数999999会保存在系统内部，通过查询其控制代码可以获得当前的计数。第一电压采样模块12，用于连接所要进行采样的相线，对所述相线遭遇的尖峰浪涌进行电压采样，所述第一电压采样模块12可以为现有技术中的任何电压采样装置，该模块优选采用电压采样电路或者电压互感器。第一电流采样模块13，用于连接所要进行采样的地线，对所述地线遭遇的尖峰浪涌进行电流采样，所述第一电流采样模块13可以为现有技术中的任何电流采样装置，该模块优选采用电流采样电路或者电流互感器。
结合图2所示，所述第一计数器优选地还包括第一隔离模块14，所述第一电流采样模块13和第一电压采样模块12分别通过所述第一隔离模块14与所述第一计数模块11电连接。所述第一隔离模块14用于对所述第一电压采样模块12和第一电流采样模块13所采集的尖峰浪涌电压进行滤波隔离，排除高压信号对所述采样信号的干扰，大大提高传输到第一计数模块112中的信号的精确度，有效提高第一计数器的计数精度，所述第一隔离模块14优选采用光耦隔离电路。所述第一计数模块11还优选包括第一电源装置111，所述第一电源装置11可以为蓄电池或者其他可以把高压电转化为低压电为计数器进行供电的装置。同理，所述第二计数器用于计数电力线上的经浪涌保护器处理后所剩下的尖峰浪涌的数量。所述第二计数模块21用于对所采集的尖峰浪涌进行计数，所述第二计数模块21优选地包括一带有第二显示屏213的第二计数单元212，该计数单元212可以直观反映所记录的尖峰浪涌的个数，所述带有第二显示屏213的计数单元优选采用六位计数单元，即显示屏上所能显示的最大读数为999999，当达到最大读数时，如果该计数器继续进行计数时，所述读数又重新变为000000，之前的读数999999会保存在系统内部，通过查询其控制代码可以获得当前的计数。第二电压采样模块22，用于连接所要进行采样的相线，对所述相线遇的尖峰浪涌进行电压采样，所述第二电压采样模块22可以为现有技术中的任何电压采样装置，该模块优选采用电压采样电路或者电压互感器。第二电流采样模块23，用于连接所要进行采样的地线，对所述地线遇的尖峰浪涌进行电流采样，所述第二电流采样模块23可以为现有技术中的任何电流采样装置，该模块优选采用电流采样电路或者电流互感器。结合图2所示，所述第二计数器优选地还包括第二隔离模块24，所述第二电流采样模块23和第二电压采样模块22分别通过所述第二隔离模块24与所述第二计数模块21电连接。所述第二隔离模块24用于对所述第二电压采样模块22和第二电流采样模块23所采集的尖峰浪涌电压进行滤波隔离，排除高压信号对所述采样信号的干扰，大大提高传输到第二计数模块212中的信号的精确度，有效提高第二计数器的计数精度，所述第二隔离模块24优选采用光耦隔离电路。
所述第二计数模块21还优选包括第二电源装置211，所述第二电源装置21可以为蓄电池或者其他可以把高压电转化为低压电为计数器进行供电的装置。下面提供一种上述浪涌抑制供电系统的工作方法，包括以下步步一，电压采样模块采集相线中的电压，电流采样模块采集PE线中的电流；步二，当采集到的相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U并且脉冲宽度至少持续时间t时或者PE线中的浪涌电流脉冲高于设定值I并且脉冲宽度至少持续时间t时计数器进行计数一次并与前一次所计数结果进行累加；步三，将第二计数器的计数值与第一计数器的计数值做减法运算，并根据运算结果对供电系统进行浪涌抑制性能评估。进一步地，第一电压采样模块12时刻监测并采集相线(A相、B相及C相)中的电 压脉冲，第一电流采样模块13时刻监测并采集PE线中的电流脉冲；当第一电压采样模块12采集到的相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U且脉冲宽度至少持续时间t时或者当第一电流采样模块13采集到的PE线中的浪涌电流脉冲高于设定值I且脉冲宽度至少持续时间t时第一计数器进行计数一次，表明供电线路电信号发生了一次尖峰脉冲，第一计数器将本次与第一计数器上一次计数的结果进行累加，即在上一次计数结果的数值上加I ;而如果当第一电压采样模块12采集到的相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U且脉冲宽度至少持续时间t时同时当第一电流采样模块13采集到的PE线中的浪涌电流脉冲高于设定值I且脉冲宽度至少持续时间t时，此时第一计数器进行计数两次，即在上一次计数结果的数值上加2，以上通过观察第一显示屏113的读数可以直观得到第一计数器的计数值，也就知道了供电线路发生尖峰浪涌的次数。同理，第二电压采样模块22时刻监测并采集相线(A相、B相及C相)中的电压脉冲，第二电流采样模块23时刻监测并采集PE线中的电流脉冲；当第二电压采样模块22采集到的相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U且脉冲宽度至少持续时间t时或者当第二电流采样模块23采集到的PE线中的浪涌电流脉冲高于设定值I且脉冲宽度至少持续时间t时第二计数器进行计数一次，表明浪涌保护器没有滤掉该次尖峰浪涌，第二计数器将本次与第二计数器上一次计数的结果进行累加，即在上一次计数结果的数值上加I ;而如果当第二电压采样模块22采集到的相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U且脉冲宽度至少持续时间t时，同时当第二电流采样模块23采集到的PE线中的浪涌电流脉冲高于设定值I且脉冲宽度至少持续时间t时，此时第二计数器进行计数两次，即在上一次计数结果的数值上加2，以上通过观察第二显示屏213的读数可以直观得到第二计数器的计数值，也就得到了没有被浪涌保护器31滤波处理掉的尖峰浪涌的次数。以上技术方案中，设定值U的取值范围为(I. 15-1. 25)U0，优选为I. 20U0,U0为供电系统相线的额定电压；设定值I的取值范围为95A-105A，优选为I = 100A，设定值t的取值范围为1_3豪微秒，优选为I豪微秒。通过以两个计数器的计数，将两次计数进行减法运算，得到两次计数的差值，而该差值恰恰就是浪涌保护器所处理掉的尖峰浪涌的数量，该数值的大小可以直观反映出浪涌保护器31的滤波性能；该数值越大说明线路中浪涌保护器31的滤波性能越差，该数值越小说明线路中的浪涌保护器31的滤波性能越好。以上所述技术方案，通过在所述原有的浪涌保护器31两侧分别设置一个计数器，将第一计数器设置在浪涌保护器与电力线的节点和配电站的出线端之间，用来计数还未经浪涌保护器滤波的尖峰浪涌次数，将第二计数器设置在浪涌保护器与电力线的节点和负载之间，用来计数已经浪涌保护器31滤波的剩余尖峰浪涌的次数，通过两次计数的差值可以有效对所述浪涌保护器31进行滤波性能的评估，并可得知所述电力线上的浪涌保护器31是否还在正常工作，还是已经损坏，以便于进行维修或者更换。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。
权利要求
1.浪涌抑制供电系统，所述供电系统包括配电站，负载，及与所述负载电连接的相线、N线及PE线，所述供电系统中并接有浪涌保护器，其特征在干， 所述供电系统还包括与电カ线连接的第一计数器和第二计数器，所述第一计数器包括第一计数模块，分别与所述第一计数模块电连接的第一电流采样模块及第ー电压采样模块；所述第二计数器包括第二计数模块，分别与所述第二计数模块电连接的第二电流采样模块及第ニ电压采样模块； 所述第一电压采样模块与相线电连接，所述第一电流采样模块与PE线电连接，所述第一电压采样模块与相线的节点位于浪涌保护器与相线的节点和配电站的出线端之间，所述第一电流采样模块与PE线的节点位于浪涌保护器与PE线的节点和配电站的出线端之间； 所述第二电压采样模块与相线电连接，所述第二电流采样模块与PE线电连接，所述第ニ电压采样模块与相线的节点位于浪涌保护器与相线的节点和负载之间，所述第二电流采样模块与PE线的节点位于浪涌保护器与PE线的节点和负载之间。
2.根据权利要求I所述的浪涌抑制供电系统，其特征在于，所述相线包括A相线、B相线和C相线，所述第一电压采样模块为三个，分别与所述A相线、B相线和C相线电连接，所述第一电压采样模块与所述A相线、B相线和C相线的节点位于浪涌保护器与所述A相线、B相线和C相线的相对应的节点和配电站的出线端之间；所述第二电压采样模块为三个，分别与所述A相线、B相线和C相线电连接，所述第二电压采样模块与所述A相线、B相线和C相线的节点位于浪涌保护器与所述A相线、B相线和C相线的相对应的节点和负载之间。
3.根据权利要求I或2所述的浪涌抑制供电系统，其特征在于，所述第一计数模块包括带有第一显示屏的第一计数单元，所述第二计数模块包括带有第二显示屏的第二计数单元o
4.根据权利要求3所述的浪涌抑制供电系统，其特征在于，所述第一计数器还包括第ー隔离模块，所述第二计数器还包括第二隔离模块，所述第一电流采样模块和第一电压采样模块分别通过所述第一隔离模块与所述第一计数模块电连接，所述第二电流采样模块和第二电压采样模块分别通过所述第二隔离模块与所述第二计数模块电连接。
5.根据权利要求4所述的浪涌抑制供电系统，其特征在于，第一电压采样模块及第ニ电压采样模块分别为电压采样电路或者互感器。
6.根据权利要求5所述的浪涌抑制供电系统，其特征在于，所述第一电流采样模块及第二电流采样模块为电流采样电路或电流互感器，所述第一隔离模块及第ニ隔离模块采用光耦隔离电路。
7.根据权利要求6所述的浪涌抑制供电系统，其特征在于，所述第一计数模块和第二计数模块还分别包括一用于给其内的计数单元供电的电源装置。
8.浪涌抑制供电系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤 电压采样模块采集相线中的电压，电流采样模块采集PE线中的电流； 当相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U并且脉冲宽度至少持续时间t时或者PE线中的浪涌电流脉冲高于I并且脉冲宽度至少持续时间t时计数器进行计数一次并与前一次所计数结果进行累加； 将第二计数器的计数值与第一计数器的计数值做減法运算，井根据运算结果对供电系统进行浪涌抑制性能评估。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，当第一电压采样模块采集到得相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U并且脉冲宽度至少持续时间t时或者PE线中的浪涌电流脉冲高于I并且脉冲宽度至少持续时间t时第一计数器进行计数一次并与前一次所计数结果进行累加； 当第二电压采样模块采集到得相线中的浪涌脉冲电压高于设定值U并且脉冲宽度至少持续时间t时或者PE线中的浪涌电流脉冲高于I并且脉冲宽度至少持续时间t时第二计数器进行计数一次并与前一次所计数结果进行累加。
10.根据权利要求8或9所述的工作方法，其特征在于，所述U的取值范围为(I. 15-1. 25)U0，I的取值范围为95A-105A，t的取值范围为1_3豪微秒，其中UO为供电系统相线的额定电压。
全文摘要
本发明提供了一种浪涌抑制供电系统，通过在供电系统中所并接的浪涌保护器的两侧分别设置一个计数器，将第一计数器设置在浪涌保护器与电力线的节点和配电站的出线端之间，用来计数还未经浪涌保护器滤波的尖峰浪涌次数，将第二计数器设置在浪涌保护器与电力线的节点和负载之间，用来计数已经浪涌保护器滤波的剩余尖峰浪涌的次数，通过两次计数的差值的大小可以有效对所述浪涌保护器进行滤波性能的评估，并可得知所述电力线上的浪涌保护器是否还在正常工作，还是已经损坏，以便于进行维修或者更换。
文档编号H02H9/04GK102780216SQ201110120168
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者宁伟东, 张广国, 林世福 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司