浪涌保护器及浪涌保护系统的制作方法

本发明涉及浪涌防护技术领域，尤其涉及一种浪涌保护器及浪涌保护系统。

背景技术：

浪涌保护器是低压配电系统中不可缺少的设备。目前，在低压配电环境中，限压型浪涌保护器最为常用，其采用具有响应快、残压低、耐冲击性强等优势的压敏电阻作为防雷元件。同时，由于压敏电阻具有易劣化、劣化状态不稳定、阻值变化不连续等缺陷，使得在经过几次雷击或浪涌冲击后，压敏电阻发生劣化，产生漏流同时发热；或者当线路中有工频短路电流时，压敏电阻因导通发热易引发火灾等危险。

通常，现有技术通过以下两种方式解决上述问题，一是在压敏电阻引脚处安装基于低温焊料遇到高温融化原理的热脱扣装置，当压敏电阻发热时，温度传至低温焊点，焊料融化使得与焊点连接的脱扣机构动作，进而分断压敏电阻通路，使线路脱离危险；二是在浪涌保护器所处通路上串联电路保护装置(如断路器或熔断器)，当通路中出现短路电流时，电路保护装置动作以切断通路，使线路脱离危险。

然而，发明人发现现有技术中存在以下缺陷：首先，上述第一种方式中，热脱扣装置的动作基于低温焊料对温度的响应情况，低温焊料易受环境影响，其熔点很不稳定；同时受焊接工艺约束，易出现因焊料粘连、拉丝导致脱扣机构脱不开的现象；其次，上述第二种方式中，以断路器为例，断路器需要满足在雷电流或浪涌电流(kA级)的冲击来临时不动作，在工频短路电流(A级)来临时马上动作的要求。由于断路器内部的触头机构在强大的浪涌电流流过时会由于洛伦兹力斥开，因此该要求很难满足；此外，由于压敏电阻劣化状态不稳定，使得线路中的短路电流从几安培到几百安培不等，电路保护装置很难在任何短路电流值通过时都能够准确、及时地动作，使得浪涌保护器的可靠性和安全性较低。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于，提供一种浪涌保护器及浪涌保护系统，以实现在出现较大电流且持续时间较长时，准确、及时地断开浪涌保护器内部线路，从而提高了浪涌保护器的可靠性和安全性，且结构简单、成本低。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供了一种浪涌保护器，包括防雷模块，所述防雷模块包括由多个压敏电阻构成的压敏电阻组，所述浪涌保护器还包括：开关模块、互感器模块和检测驱动模块，所述开关模块上设置有分励脱扣装置，所述开关模块串联于所述压敏电阻组所处线路的前端，所述互感器模块与所述防雷模块相连接；所述检测驱动模块，分别与所述开关模块和所述互感器模块相连接，用于接收所述互感器模块感测的电流信号，以及在检测到所述电流信号的电流大小超过设定电流阈值，且所述电流信号的持续时间超过设定的时间阈值时，驱动分励脱扣装置以带动所述开关模块断开所述线路。

优选地，所述开关模块包括多个开关，所述开关的数量与所述压敏电阻的数量相同，且一一对应连接。

优选地，所述分励脱扣装置包括与所述检测驱动模块相连接的一个分励脱扣器。

优选地，所述互感器模块包括与所述检测驱动模块相连接的一个电流传感器，所述电流传感器通过PE接线端连接所述防雷模块。

优选地，所述分励脱扣装置包括分别与所述检测驱动模块相连接的多个分励脱扣器，所述分励脱扣器的数量与所述开关的数量相同，且一一对应设置。

优选地，所述互感器模块包括分别与所述检测驱动模块相连接的多个电流传感器，所述电流传感器的数量与所述压敏电阻的数量相同，且一一对应设置，所述多个电流传感器分别连接在相应的压敏电阻和PE接线端之间。

优选地，所述检测驱动模块包括检测单元、运算单元、存储单元、驱动单元和通信单元；

所述检测单元，与所述运算单元相连接，用于接收所述互感器模块感测的电流信号，并检测所述电流信号的电流大小和持续时间，以及将检测到的所述电流大小和持续时间发送至所述运算单元；

所述运算单元，分别与所述存储单元和所述驱动单元相连接，用于根据所述电流大小和持续时间确定电流类型，当确定的电流类型为雷电流或浪涌电流时，将用于表征电流类型为雷电流或浪涌电流的第一信息发送至存储单元，或者，当确定的电流类型为漏电流或工频短路电流时，将用于表征电流类型为漏电流或工频短路电流的第二信息发送至所述驱动单元；

所述存储单元，用于记录雷击次数和/或浪涌冲击次数；

所述驱动单元，用于驱动分励脱扣装置；

所述通信单元，分别与所述运算单元、所述存储单元和驱动单元相连接，发送用于表征发生雷电流、浪涌电流、漏电流和工频短路电流中至少一种事件的消息至监控主机；和/或，发送记录的雷击次数和浪涌冲击次数至所述监控主机；和/或，接收所述监控主机发送的用于指示驱动分励脱扣装置动作的指令。

本发明的实施例还提供了一种浪涌保护系统，包括至少一个如前述实施例所述的浪涌保护器、数据采集装置和监控主机，所述浪涌保护器和所述监控主机分别与所述数据采集装置通信连接。

本发明实施例提供的浪涌保护器及浪涌保护系统，通过互感器模块感测的电流信号，检测驱动模块检测该电流信号的电流大小和持续时间，在电流大小和持续时间都超过相应的门限值时，驱动分励脱扣装置以带动开关模块动作，从而实现了能够在出现较大电流且持续时间较长时，准确、及时地断开浪涌保护器内部线路，从而提高了浪涌保护器的可靠性和安全性，且结构简单、成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一的浪涌保护器的结构示意图；为方便理解，图中示出了相线接线端、中性线接线端；

图2为本发明实施例一的浪涌保护器中检测驱动模块的结构框图；

图3为本发明实施例二的浪涌保护器的结构示意图；为方便理解，图中示出了相线接线端、中性线接线端、PE接线端；

图4为本发明实施例三的浪涌保护器的结构示意图；为方便理解，图中示出了相线接线端、中性线接线端、PE接线端；

图5为本发明实施例四的浪涌保护系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例浪涌保护器及浪涌保护系统进行详细描述。

实施例一

图1为本发明实施例一的浪涌保护器的结构示意图，参照图1，浪涌保护器包括防雷模块110、开关模块120、互感器模块130和检测驱动模块140。其中，防雷模块包括由多个压敏电阻构成的压敏电阻组111。开关模块120上设置有分励脱扣装置150，开关模块120串联于压敏电阻组111所处线路的前端，互感器模块130与防雷模块110相连接；检测驱动模块140分别与开关模块120和互感器模块130相连接，用于接收互感器模块130感测的电流信号，以及在检测到电流信号的电流大小超过设定电流阈值，且电流信号的持续时间超过设定的时间阈值时，驱动分励脱扣装置150以带动开关模块120断开线路。

在实际应用中，也就是在压敏电阻组111的前端串联带分励脱扣装置150的开关模块120，在接地线上安装互感器模块130，并将检测驱动模块140与互感器模块130相连。互感器模块130检测入地的电流状况，例如，当电流大小超过毫安(mA)级，同时持续时间超过毫秒(ms)级时，检测驱动模块140驱动分励脱扣装置150，使得开关模块120断开，从而切断电路。由此，不论是漏电流还是工频短路电流，只要同时超过预设电流门限值和持续时间门限值，检测驱动模块140就会驱动分励脱扣装置150带动开关模块120动作。此外，图1中示意出4个压敏电阻组成的压敏电阻组，但不限于此，本申请不对压敏电阻的数量做具体限定。

其中，防雷模块110可具体包括外壳，外壳上设置与相线(如图1所示的L1、L2和L3)、中性线(如图1所示的N)、接地线的连接端子，内部设置有压敏电阻，同时内部会填充灌封料，使得防雷模块具有防潮、防腐蚀等特性，可在任何环境下正常使用。由此，防雷模块仅由外壳、填充料和压敏电阻，以及外壳上设置的接线端子构成，这样能够以最简单的结构实现防雷功能，同时还可以降低防雷模块的生产成本。

图2为本发明实施例一的浪涌保护器中检测驱动模块的结构框图，参照图2，进一步地，检测驱动模块140可具体包括检测单元210、运算单元220、存储单元230、驱动单元240和通信单元250。

检测单元210与运算单元220相连接，用于接收互感器模块130感测的电流信号，并检测电流信号的电流大小和持续时间，以及将检测到的电流大小和持续时间发送至运算单元220。

运算单元220分别与存储单元230和驱动单元240相连接，用于根据电流大小和持续时间确定电流类型，当确定的电流类型为雷电流或浪涌电流时，将用于表征电流类型为雷电流或浪涌电流的第一信息发送至存储单元230，或者，当确定的电流类型为漏电流或工频短路电流时，将用于表征电流类型为漏电流或工频短路电流的第二信息发送至驱动单元240。

存储单元230用于记录雷击次数和/或浪涌冲击次数。

驱动单元240用于驱动分励脱扣装置。

通信单元250分别与运算单元220、存储单元230和驱动单元240相连接，发送用于表征发生雷电流、浪涌电流、漏电流和工频短路电流中至少一种事件的消息至监控主机；和/或，发送记录的雷击次数和浪涌冲击次数至监控主机；和/或，接收监控主机发送的用于指示驱动分励脱扣装置动作的指令。

由此，可以既保证了雷击或浪涌电流正常泄放，又能在出现漏电流或工频短路电流时及时分断。假设此时雷电流或浪涌电流的电流值虽然很大，但持续时间是μs级，显然不满足持续时间超过门限值的条件，驱动单元240则不会驱动分励脱扣装置150带动开关模块120动作，保证雷电流或浪涌正常泄放。此外，检测驱动模块140内部还可以包括为其供电的电源。

在系统应用中，通信单元250与运算单元220相连，可将发现雷电流(或浪涌电流)或漏电流(或工频短路电流)的事件，通过数据采集器告知监控主机。通信单元250与存储单元230相连，便于监控主机通过数据采集器连接通信单元250，查询存储单元230所记录的雷击次数和/或浪涌冲击次数的数据。通信单元250与驱动单元240相连，由此，监控主机可通过数据采集器连接通信单元250，向驱动单元240发送指令，以使分励脱扣装置150动作。

本发明实施例提供的浪涌保护器，通过互感器模块感测的电流信号，检测驱动模块检测该电流信号的电流大小和持续时间，在电流大小和持续时间都超过相应的门限值时，驱动分励脱扣装置以带动开关模块动作，从而实现了能够在出现较大电流且持续时间较长时，准确、及时地断开浪涌保护器内部线路，从而提高了浪涌保护器的可靠性和安全性，且结构简单、成本低。

此外，本实施例还具有如下效果：通过检测驱动模块中的检测单元、驱动单元、运算单元、通信单元和存储单元相互配合，能够在接收到的电流信号的电流大小和持续时间都超过相应的门限值时，驱动分励脱扣装置以带动开关模块动作，同时还能够存储雷击次数。

实施例二

图3为本发明实施例二的浪涌保护器的结构示意图。可视为图1所示装置实施例的一种具体实现方式，参照图3，相比图1所示装置实施例的装置结构，图3中示出了开关模块120的具体结构，分励脱扣装置150的具体结构以及互感器模块130的具体结构。

具体地，开关模块120可包括多个开关310，开关310的数量与压敏电阻的数量相同，且一一对应连接。

进一步地，分励脱扣装置150可包括与检测驱动模块140相连接的一个分励脱扣器320。

在具体的实现方式中，开关模块120中的开关310可以是简单开关结构即纯机械开关，分励脱扣器320可采用纯机械联动装置，没有任何电磁部件，从而能够保障对雷电流或浪涌电流的耐冲击性，且开关本身的电阻很小，保证通流时残压很低。此外，在实际应用中，开关模块120中还可包括灭弧装置，以此保证开关动作时不起弧。

更进一步地，互感器模块130可包括与检测驱动模块140相连接的一个电流传感器330，电流传感器330通过PE接线端连接防雷模块110。

本实施例以三相浪涌保护器为例，图3所示的L1、L2、L3为相线，N为中性线，PE为接地线。电流传感器330安装在总接地线上，检测总的电流信号。当检测驱动模块140检测到电流传感器330感测的总对地电流大小和持续时间同时超过门限值时，驱动分励脱扣器320带动开关模块中多个开关310动作，断开多个压敏电阻各自所处的线路，使得防雷模块110全部脱开。由此，在维护时可整体更换防雷模块。

本发明实施例提供的浪涌保护器，通过安装在总接地线上的电流传感器准确、快速地感测总的电流信号，在与电流传感器相连接的检测驱动模块检测到总的电流信号的电流大小和持续时间同时超过门限值时，驱动分励脱扣器带动开关模块中多个开关动作，断开多个压敏电阻各自所处的线路，从而使得防雷模块全部脱开，从而提高了浪涌保护器的可靠性和安全性，且结构简单、成本低。此外，开关模块由简单开关组成，且设置分励脱扣器，进一步降低了成本，提高了可靠性。

实施例三

图4为本发明实施例三的浪涌保护器的结构示意图。可视为图1所示装置实施例的另一种具体实现方式，参照图4，相比图3所示装置实施例的装置结构，图4中示出了与图3不同的分励脱扣装置150的具体结构以及互感器模块130的具体结构。

具体地，分励脱扣装置150包括分别与检测驱动模块140相连接的多个分励脱扣器320，分励脱扣器320的数量与开关310的数量相同，且一一对应设置。

进一步地，互感器模块130包括分别与检测驱动模块140相连接的多个电流传感器330，电流传感器330的数量与压敏电阻的数量相同，且一一对应设置，多个电流传感器330分别连接在相应的压敏电阻和PE接线端之间。

也就是说，每路上的开关310各自具备一个分励脱扣器320，检测驱动模块140分别与四个分励脱扣器320相连，同时每路上都设置有电流传感器330，各路上的电流传感器330只检测所属线路上的电流情况。

在实际应用中，本实施例中的防雷模块110可以分成如图4所示的虚线框内的四个独立的子模块，不再是一个整体，当开关310动作时只更换对应线路上的子模块即可，无需全部更换。

本发明实施例提供的浪涌保护器，通过为每条压敏电阻所处线路上的开关具备一个分励脱扣器，同时每条线路上都设有电流传感器，各条线路上的电流传感器只检测本线路上的电流情况，多个电流传感器分别与检测驱动模块相连接，检测驱动模块又分别与多个分励脱扣器相连，从而能够独立地检测每条线路的电流信号的电流大小和持续时间，同时，在某条线路或某几条线路出现较大电流且持续时间较长时，准确、及时地断开相应的线路。与前述实施例二相比，具备这种结构的浪涌保护器使得浪涌保护操作更加灵活，无需断开所有线路，避免了不必要的资源浪费。

实施例四

图5为本发明实施例四的浪涌保护系统的结构框图，浪涌保护系统包括主监控站540、至少一个子监控站530、至少一个数据采集装置520和至少一个如前述实施例一、实施例二和实施例三中任意一个所述的浪涌保护器510。至少一个子监控站530与主监控站540通信连接，至少一个数据采集装置520与相应的至少一个子监控站530通信连接，至少一个浪涌保护器510与相应的至少一个数据采集装置通信520连接。

在具体的实现方式中，在主监控站540设置一台监控主机，以及每个子监控站530也都设置一台监控主机。此外，在实际应用中，子监控站还可以通过交换机等网络设备连接多台数据采集装置，从而可以在如此庞大的应用环境中，分区域地合理地管理更多台的浪涌保护器。

浪涌保护器510中的检测驱动模块与数据采集装置520相连接，数据采集装置520通过子监控站530与主监控站540的监控主机相连接。当检测驱动模块驱动分励脱扣器动作时，会向数据采集装置520发送用于报告脱扣事件的数据信息，例如，采用开关量信号(0或1)作为数据信息，预设“1”代表发生了脱扣事件。当主监控站540的监控主机接收到“1”时即可发现事故。同时，浪涌保护器510存储雷击次数，并记录雷击事件，因此主监控站540的监控主机也可查询雷击相关情况。此外，主监控站540的监控主机还可在任何时间向一个或多个浪涌保护器510发出命令以控制分励脱扣装置带动开关模块动作断开内部线路。每个子监控站530可以查看与其对应连接的多个浪涌保护器510的信息，以及对这多个浪涌保护器510进行开关控制。

本发明实施例提供的浪涌保护系统，通过主监控站、子监控站、数据采集装置和浪涌保护器构成的系统架构以及相互间建立的通信连接，实现了方便、快速地收集浪涌保护器存储的雷击次数和记录的雷击时间，数据传输的安全性更高。此外，还可将采集的数据传输给主监控站。同时，主监控站还可以主动向某个或某几个浪涌保护器发出用以控制分励脱扣装置带动开关模块动作的命令。从而为大数据分析和浪涌保护器的管理提供便捷的渠道。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。