电源mov防雷器失效故障电流周波监测装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种电源MOV防雷器失效故障电流周波监测装置，其特征在于：包括防雷器接地电流检测传感器，防雷器接地电流检测传感器串接信号滤波放大模块，信号滤波放大模块再串接脉冲形成模块，脉冲形成模块的输出端分为两路，一路经由计时复位闸门模块连接脉冲步进计数模块，另一路则直接连接脉冲步进计数模块，脉冲形成模块连接断路器脱扣驱动模块。本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述装置的电源MOV防雷器失效故障电流周波监测方法。本发明既能满足阻断电源暂态过电压引发工频故障持续小电流对SPD危害，又确保在雷击冲击大电流下不误动作使SPD脱离电网的两种相互制约需求的保护技术要求。
【专利说明】电源MOV防雷器失效故障电流周波监测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型应用于电源MOV防雷器失效在线监测和防雷器前端保护装置及保护方法，属于工频电源防雷器保护【技术领域】。
【背景技术】
[0002]防雷器又称为浪涌保护器(以下简称为SPD)广泛应用于国民经济的各行各业中。在供配电的电源设备中更多地配备了包含有氧化压敏电阻(以下简称为MOV)电源防雷器，按不同需要跨接于工频电源相间及对地之间(L-L，L-N, L-PE, N-PE);承担着泄放雷击电流，抑制电网中间的浪涌过电压发生，改善电源供电质量，保护电器设备的安全运行重要任务。
[0003]但随着防雷器的广泛和长期在各个领域中运用，SPD自身烧毁引发火灾事故和连续雷击防护失效的问题日渐凸显，给国家和企业造成严重的经济损失。
[0004]SPD自身烧毁引发的火灾事故，经现场考证和分析，多见在电网出现过电压故障时亥IJ，此类电网过电压发生有别于瞬间雷击感应过电压，持续发生、能量无限，是Sro无法吸收消除的。一旦超过sro最大运行持续电压，就会加速sro的Mov劣化，引发工频故障电流持续通过spd，使sro受损发热，严重时将发生烧毁事故，酿成灾害。
[0005]连续雷击防护失效事故易见于防雷器意外脱离被保护电网线路，使电网失去对雷击过电压、雷击电流进行限压泄流的装置保护，造成设备人身事故发生。
[0006]为此，防雷规范中要求对电源防雷器应用前置熔断器或断路器实现前端过流保护，能在防雷器出现硬性持续短路故障时迅速切断与电源线路的连接，避免电源系统保护开关出现越级跳闸，造成大面积停电事故。同时前端过流保护装置也应能阻断电源暂态过电压引发工频故障持续电流，防止事故扩大。
[0007]但在实际应用中，常规的电源防雷器前端过流保护装置很难兼顾实现上述两方面的保护功能:电源防雷器前端过流保护装置使用的熔断器或断路器，通常保护设置值均能切除sro硬性持续短路故障；但是当电源系统出现异常电网电压升高，导致sro启动亚导通，出现故障的工频的持续电流时，由于sro亚导通电阻的限流作用，电源电流往往达不到前端过流保护装置熔断器或断路器的快速切断值，而延续的电源故障电流能量足以致使SPD过热起火燃烧；另外如将熔断器或断路器的保护速断电流设置值调小，以满足故障的工频的持续电流脱扣值时，雷击的冲击电流又会造成保护装置速断，是sro脱离电网，导致后续雷击防护失效的故障。上述情况使前端过流保护装置整定值设定处于两难之地。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是提供一种确保sro安全运行，杜绝SPD自燃事故发生的装置。本发明的另一个目的是提供一种采用上述装置的方法。
[0009]为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了 一种电源MOV防雷器失效故障电流周波监测装置，其特征在于:包括接入防雷器组接地回路用以监测接地泄放电流的防雷器接地电流检测传感器，防雷器接地电流检测传感器串接信号滤波放大模块，信号滤波放大模块再串接脉冲形成模块，由脉冲形成模块根据防雷器接地电流检测传感器获取的接地泄放电流产生脉冲信号，脉冲形成模块的输出端分为两路，一路经由计时复位闸门模块连接脉冲步进计数模块，另一路则直接连接脉冲步进计数模块，脉冲形成模块连接断路器脱扣驱动模块，脉冲步进计数模块由计时复位闸门模块控制仅在检测到脉冲形成模块输出至少连续三个周期的脉冲信号后向断路器脱扣驱动模块输出脱扣信号，由断路器脱扣驱动模块根据该脱扣信号控制连接在防雷器组前端的防雷器前端保护断路器进行脱扣动作。
[0010]优选地，所述计时复位闸门模块选用延时器来实现；所述脉冲步进计数模块选用可复位的脉冲步进计数器来实现，由延时器向脉冲步进计数器给出复位信号。
[0011]本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述装置的电源MOV防雷器失效故障电流周波监测方法，其特征在于，步骤为:
[0012]第一步、由脉冲形成模块根据防雷器接地电流检测传感器获取的接地泄放电流产生脉冲信号，其中，当发生雷击时，接地泄放电流为瞬时大电流信号，此时，脉冲形成模块产生单次脉冲信号；当产生工频故障持续小电流时，接地泄放电流为电网工频故障电流，此时，脉冲形成模块产生电网工频规律的工频脉冲信号，该工频脉冲信号的周期为T1=I /电网工频频率；
[0013]第二步、将计时复位闸门模块选用延时器来实现，该延时器的延时时长为T2,T2 ^ NXT1, N为不小于3的正整数，将脉冲步进计数模块选用可复位的脉冲步进计数器来实现，将该脉冲步进计数器设定为统计到有至少2个且至多N-1个连续周期的脉冲信号后，向断路器脱扣驱动模块输出脱扣信号；
[0014]计时复位闸门模块与脉冲步进计数模块同步检测到脉冲信号的第一个脉冲，计时复位闸门模块开始计时，同时，脉冲步进计数模块开始检测脉冲信号的连续周期数；若脉冲形成模块产生单次脉冲信号，则脉冲步进计数模块仅能检测到一个脉冲周期，计时复位闸门模块在达到设定的延时时长T2后向脉冲步进计数器给出复位信号，脉冲步进计数器清零，重新等待下一个脉冲信号的输入；
[0015]若脉冲形成模块产生工频脉冲信号，则脉冲步进计数模块在检测到连续至少2个且至多N-1个周期的脉冲信号后向断路器脱扣驱动模块输出脱扣信号，此时，计时复位闸门模块还未达到设定的延时时长T2,由断路器脱扣驱动模块根据该脱扣信号控制连接在防雷器组前端的防雷器前端保护断路器进行脱扣动作。
[0016]优选地，在第二步中，所述N的取值限定为不小于3且不大于5的正整数。
[0017]本发明运用步进计数技术，对流经SPD的电流进行甄别，对于非周期性雷击过电压通过的瞬间较大的脉冲电流进行屏蔽，而对连续周期通过SPD的故障工频较小电流进行计数，一旦达到保护门值(3~5周期脉冲)立即响应，输出脱扣动作信号，确保sro安全运行，杜绝SPD自燃事故的发生。
[0018]本发明即能满足阻断电源暂态过电压引发工频故障持续小电流对sro危害，又确保在雷击冲击大电流下不误动作使sro脱离电网的两种相互制约需求的保护技术要求，实现具备全方位保护功能的防雷器前端保护技术。
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1为本发明提供的一种电源MOV防雷器失效故障电流周波监测装置的系统框图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0021 ] 如图1所示，防雷器组sro —般经由防雷器前端保护断路器DKl接入电网，而本发明提供的一种电源MOV防雷器失效故障电流周波监测装置包括接入防雷器组sro接地回路用以监测接地泄放电流的防雷器接地电流检测传感器MC4，防雷器接地电流检测传感器MC4串接信号滤波放大模块KDV1，信号滤波放大模块KDVl再串接脉冲形成模块MC1，由脉冲形成模块MCl根据防雷器接地电流检测传感器MC4获取的接地泄放电流产生脉冲信号，脉冲形成模块MCl的输出端分为两路，一路经由计时复位闸门模块TDRl连接脉冲步进计数模块MBl，另一路则直接连接脉冲步进计数模块MBl，脉冲形成模块MCl连接断路器脱扣驱动模块DKOl，脉冲步进计数模块MBI由计时复位闸门模块TDRl控制仅在检测到脉冲形成模块MCl输出至少连续三个周期的脉冲信号后向断路器脱扣驱动模块DKOl输出脱扣信号，由断路器脱扣驱动模块DKOl根据该脱扣信号控制连接在防雷器组sro前端的防雷器前端保护断路器DKl进行脱扣动作。
[0022]其中，计时复位闸门模块TDRl选用延时器来实现；所述脉冲步进计数模块MBl选用可复位的脉冲步进计数器来实现，由延时器向脉冲步进计数器给出复位信号。
[0023]在本实施例中，电网的工频频率为50Hz。本发明还提供了一种采用上述装置的电源MOV防雷器失效故障电流周波监测方法，其步骤为:
[0024]第一步、由脉冲形成模块MCl根据防雷器接地电流检测传感器MC4获取的接地泄放电流产生脉冲信号，其中，当发生雷击时，接地泄放电流为瞬时大电流信号，此时，脉冲形成模块MCl产生单次脉冲信号；当产生工频故障持续小电流时，接地泄放电流为电网工频故障电流，此时，脉冲形成模块MCl产生电网工频规律的工频脉冲信号，该工频脉冲信号的周期为T1=ZOms ；
[0025]第二步、将计时复位闸门模块TDRl选用延时器来实现，该延时器的延时时长为T2，T2=5X 20=100ms,将脉冲步进计数模块MBl选用可复位的脉冲步进计数器来实现,将该脉冲步进计数器设定为统计到有3-4个连续周期的脉冲信号后，向断路器脱扣驱动模块DKOl输出脱扣信号；
[0026]计时复位闸门模块TDRl与脉冲步进计数模块MBl同步检测到脉冲信号的第一个脉冲，计时复位闸门模块TDRl开始计时，同时，脉冲步进计数模块MBl开始检测脉冲信号的连续周期数；若脉冲形成模块MCl产生单次脉冲信号，则脉冲步进计数模块MBl仅能检测到一个脉冲周期，计时复位闸门模块TDRl在达到设定的延时时长T2后向脉冲步进计数器给出复位信号，脉冲步进计数器清零，重新等待下一个脉冲信号的输入；
[0027]若脉冲形成模块MCl产生工频脉冲信号，则脉冲步进计数模块MBl在检测到连续3-4个连续周期的脉冲信号后向断路器脱扣驱动模块DKOl输出脱扣信号，此时，计时复位闸门模块TDRl还未达到设定的延时时长T2,由断路器脱扣驱动模块DKOl根据该脱扣信号控制连接在防雷器组SH)前端的防雷器前端保护断路器DKl进行脱扣动作，完成防雷器组SPD智能前端保护功能。[0028]本发明在监测到防雷器MOV失效时产生故障工频漏电流后，能限制在3-5个电源周波期内响应动作，驱动防雷器前端保护开关即时脱扣，防止故障扩大；同时专用电子模块能鉴别且屏蔽防雷器在雷击时经过MOV的数十千安培脉冲电流而不误动作；确保良品MOV的防雷器正常稳定的防雷保护功能。
【权利要求】
1.一种电源MOV防雷器失效故障电流周波监测装置，其特征在于:包括接入防雷器组(SPD)接地回路用以监测接地泄放电流的防雷器接地电流检测传感器(MC4)，防雷器接地电流检测传感器(MC4)串接信号滤波放大模块(KDVl)，信号滤波放大模块(KDVl)再串接脉冲形成模块(MCl)，由脉冲形成模块(MCl)根据防雷器接地电流检测传感器(MC4)获取的接地泄放电流产生脉冲信号，脉冲形成模块(MCl)的输出端分为两路，一路经由计时复位闸门模块(TDRl)连接脉冲步进计数模块(MBl)，另一路则直接连接脉冲步进计数模块(MBl)，脉冲形成模块(MCl)连接断路器脱扣驱动模块(DKOl)，脉冲步进计数模块(MBl)由计时复位闸门模块(TDRl)控制仅在检测到脉冲形成模块(MCl)输出至少连续三个周期的脉冲信号后向断路器脱扣驱动模块(DKOl)输出脱扣信号，由断路器脱扣驱动模块(DKOl)根据该脱扣信号控制连接在防雷器组(SPD)前端的防雷器前端保护断路器(DKl)进行脱扣动作。
2.如权利要求1所述的一种电源MOV防雷器失效故障电流周波监测装置，其特征在于:所述计时复位闸门模块(TDRl)选用延时器来实现；所述脉冲步进计数模块(MBl)选用可复位的脉冲步进计数器来实现，由延时器向脉冲步进计数器给出复位信号。
3.一种采用如权利要求1所述装置的电源MOV防雷器失效故障电流周波监测方法，其特征在于，步骤为: 第一步、由脉冲形成模块(MCl)根据防雷器接地电流检测传感器(MC4)获取的接地泄放电流产生脉冲信号，其中，当发生雷击时，接地泄放电流为瞬时大电流信号，此时，脉冲形成模块(MCl)产生单次脉冲信号；当产生工频故障持续小电流时，接地泄放电流为电网工频故障电流，此时，脉冲形成模块(MCl)产生电网工频规律的工频脉冲信号，该工频脉冲信号的周期为T1=I /电网工频频率； 第二步、将计时复位闸门模块(TDRl)选用延时器来实现，该延时器的延时时长为T2，T2 ^ NXT1, N为不小于3的 正整数，将脉冲步进计数模块(MBl)选用可复位的脉冲步进计数器来实现，将该脉冲步进计数器设定为统计到有至少2个且至多N-1个连续周期的脉冲信号后，向断路器脱扣驱动模块(DKOl)输出脱扣信号； 计时复位闸门模块(TDRl)与脉冲步进计数模块(MBl)同步检测到脉冲信号的第一个脉冲，计时复位闸门模块(TDRl)开始计时，同时，脉冲步进计数模块(MBl)开始检测脉冲信号的连续周期数；若脉冲形成模块(MCl)产生单次脉冲信号，则脉冲步进计数模块(MBl)仅能检测到一个脉冲周期，计时复位闸门模块(TDRl)在达到设定的延时时长T2后向脉冲步进计数器给出复位信号，脉冲步进计数器清零，重新等待下一个脉冲信号的输入； 若脉冲形成模块(MCl)产生工频脉冲信号，则脉冲步进计数模块(MBl)在检测到连续至少2个且至多N-1个周期的脉冲信号后向断路器脱扣驱动模块(DKOl)输出脱扣信号，此时，计时复位闸门模块(TDRl)还未达到设定的延时时长T2，由断路器脱扣驱动模块(DKOl)根据该脱扣信号控制连接在防雷器组(SPD)前端的防雷器前端保护断路器(DKl)进行脱扣动作。
4.如有权利要求3所述的一种电源MOV防雷器失效故障电流周波监测方法，其特征在于，在第二步中，所述N的取值限定为不小于3且不大于5的正整数。
【文档编号】H02H9/04GK103545785SQ201310513114
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】毛协国, 李正元, 伍先德, 孙中梁, 陈伟, 刘余平 申请人:上海臻和防雷电气技术有限责任公司