一种防雷保护系统的制作方法

本发明涉及供电系统保护，尤其是一种防雷保护系统。

背景技术：

1、建筑物雷击是指雷电击中建筑物或其附近的现象。雷电是大气中产生的一种自然现象，它由云与地面之间的电荷分离产生的大电流放电。当雷电击中建筑物时，由于建筑物是导电材料，电流会通过建筑物的结构传导，如果雷电直接击中建筑物或其附近，可能对人员造成严重伤害甚至死亡，雷电会对建筑物的结构、设备和电气系统产生破坏性影响，且雷电放电会产生大量的电磁辐射和过电压，对电子设备造成损坏。

2、因此需要一种防雷保护装置来对建筑物以及设备进行保护，现有防雷装置大多在建筑物或设备受到雷击时切断建筑物内以及设备的电源来进行保护，但是切断电源会影响设备的工作，特别在一些需要设备进行不间断工作的场景，直接切断设备电源会对后续工作造成影响。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述存在的技术问题，提供一种防雷保护系统。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种防雷保护系统，包括过电压保护系统，过电流保护系统，控制与监测系统；

4、过电压保护系统，检测、限制和释放过电压，保护电路和设备免受过电压的损坏；

5、过电流保护系统，在不切断整个电路的情况下，快速断开电力系统中发生故障的局部回路并启用备用电源，从而保护电路的安全和连续供电；

6、控制与监测系统，对防雷保护系统的运行状态进行可靠监控和控制。

7、作为优选，所述过电压保护系统包括过电压监测模块和过电压限制模块，所述过电压监测模块通过电压传感器监测建筑物及设备电路中的电压变化，并将监测到的过电压信号传递给后续过电压限制模块，所述过电压限制模块在过电压检测模块检测到过电压时，过电压限制设备根据电压信号自动触发，提供低阻抗通路，将过电压释放到地下将其限制在安全范围内。

8、作为优选，所述过电流保护系统包括过电流监测模块，限流模块和短路保护模块，所述过电流检测模块监测建筑物及设备电路中的电流变化，并将监测到的过电流信号传递给后续限流模块，所述限流模块根据设定的阈值进行判断电流是否过高，若是电流过高通过电阻降低电流值来保护电路和设备；所述短路保护模块在所述限流模块未能将电路中的电流值限制在安全范围后，在建筑物及设备线路发生短路时触发，所述短路保护模块切断线路电流并启动备用线路。

9、作为优选，所述控制与监测系统包括雷电监测模块，报警模块，开关控制模块和数据记录分析模块，所述雷电监测模块通过检测大气中的电场和电磁辐射来确定雷电的远程和近程位置，以及雷电的强度，通过电场传感器，在雷电发生时电场传感器探测到雷云和地面之间的电场变化，将其转化为电信号，通过模拟滤波去除高频和低频成分，使用adc将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，通过傅里叶变换提取信号的频率，利用功率谱密度分析通过计算信号的功率谱密度，得到信号在不同频率范围上的能量分布情况，能量越聚集雷电活动产生的电压和电流越高；所述报警模块在雷电监测模块监测到雷电活动产生的电压和电流高于正常建筑物电路及设备电路能承受的电压和电流时，发出报警信号；所述开关控制模块接收报警信号后，通过建筑物和设备线路中的电压传感器和电流传感器，测量并判断雷电活动产生的电压和电流是否使建筑物以及设备线路产生过电压和过电流，若雷电活动使建筑物及设备线路产生了过电压，则开关控制模块控制启用过电压保护系统，将建筑物及设备的电压限制在安全范围，若雷电活动使建筑物及设备线路产生了过电流，则开关控制模块控制启用过电流保护系统，将产生过电流的故障线路切断并启用备用电路，所述数据记录分析模块采集报警器的触发次数和过电流保护系统以及过电压保护系统对过电流和过电压的响应时间，所述响应时间为过电流保护系统中的电流传感器在检测到建筑物及设备线路中出现过电流时到短路保护模块开始工作的时间间隔，以及过电压保护系统中的电压传感器在检测到建筑物及设备线路中出现过电压时到电压限制模块开始工作的时间间隔，将其进行汇总，并对记录的数据进行分析，若是过电流保护系统以及过电压保护系统对雷电活动的响应时间变慢，将其作为故障诊断并将诊断结果反馈给使用者，使用者根据诊断结果对过电流保护系统以及过电压保护系统进行故障排查，找出让系统响应时间变慢的因素。

10、作为优选，所述电压监测模块包括电压传感器单元、电压阈值设定单元和电压信号采集处理单元，所述电压传感器单元利用电压传感器将电路中的电压信号转换为可测量的电压值，所述电压阈值设定单元设定电压阈值，所述电压信号采集处理单元接收电压传感器输出的电压信号并对其进行放大和滤波处理，在滤波后对电压信号进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，便于进行数字化信号处理；所述过电压限制模块包括过电压判断单元和过电压响应单元，所述电压判断单元根据过电压检测单元提供的信号进行判断，当检测到电压超过设定的阈值时，触发过电压响应单元，所述过电压响应单元通过放电管和避雷器来提供低阻抗通路，将过电压释放到地下将其限制在安全范围内。

11、作为优选，所述电流监测模块包括电流传感器单元，电流阈值设定单元和电流信号处理单元，所述电流传感器单元通过电流传感器测量电路中的电流大小，将电流信号转换为电流数字信号，所述电流阈值设定单元设定电流阈值，所述电流信号处理单元接收电流传感器传递的信号，并进行滤波，放大，线性化处理，确保测量的准确性；所述限流模块在电流传感器单元测得电路中的电流超过设定的阈值时，启用电阻将电路的电流限制在安全值，所述短路保护模块包括短路判断单元和短路切断单元，所述短路判断单元通过电流传感器测量经过限流模块的电路电流，将其与设定的电流阈值进行比较，判断是否存在短路现象，所述短路切断单元在短路情况被确认时，触发断路器迅速切断电路并启动备用电路，防止过电流对电路或设备造成损坏。

12、本发明的有益效果为：

13、本发明通过过电压保护系统和过电流保护系统的配合能够较全面保护建筑物和设备免受雷击和过电压损害，过电压保护系统和过电流保护系统能够及时检测、限制和释放过电压，快速定位并断开发生故障的局部回路，在断开故障回路的同时启用备用电路，既保护了电路和设备免受损害，又能使设备一直处于运行状态，不影响后续使用，通过控制与监测系统对防雷保护系统的运行状态进行可靠监控和控制，提高了系统的可操作性和可靠性。

技术特征：

1.一种防雷保护系统，其特征在于：包括过电压保护系统，过电流保护系统，控制与监测系统；

2.根据权利要求1所述的一种防雷保护系统，其特征在于：所述过电压保护系统包括过电压监测模块和过电压限制模块，所述过电压监测模块通过电压传感器监测建筑物及设备电路中的电压变化，并将监测到的过电压信号传递给后续过电压限制模块，所述过电压限制模块在过电压检测模块检测到过电压时，过电压限制设备根据电压信号自动触发，提供低阻抗通路，将过电压释放到地下将其限制在安全范围内。

3.根据权利要求1所述的一种防雷保护系统，其特征在于：所述过电流保护系统包括过电流监测模块，限流模块和短路保护模块，所述过电流检测模块监测建筑物及设备电路中的电流变化，并将监测到的过电流信号传递给后续限流模块，所述限流模块根据设定的阈值进行判断电流是否过高，若是电流过高通过电阻降低电流值来保护电路和设备；所述短路保护模块在所述限流模块未能将电路中的电流值限制在安全范围后，在建筑物及设备线路发生短路时触发，所述短路保护模块切断线路电流并启动备用线路。

4.根据权利要求1所述的一种防雷保护系统，其特征在于：所述控制与监测系统包括雷电监测模块，报警模块，开关控制模块和数据记录分析模块，所述雷电监测模块通过检测大气中的电场和电磁辐射来确定雷电的远程和近程位置，以及雷电的强度，通过电场传感器，在雷电发生时电场传感器探测到雷云和地面之间的电场变化，将其转化为电信号，通过模拟滤波去除高频和低频成分，使用adc将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，通过傅里叶变换提取信号的频率，利用功率谱密度分析通过计算信号的功率谱密度，得到信号在不同频率范围上的能量分布情况，能量越聚集雷电活动产生的电压和电流越高；所述报警模块在雷电监测模块监测到雷电活动产生的电压和电流高于正常建筑物电路及设备电路能承受的电压和电流时，发出报警信号；所述开关控制模块接收报警信号后，通过建筑物和设备线路中的电压传感器和电流传感器，测量并判断雷电活动产生的电压和电流是否使建筑物以及设备线路产生过电压和过电流，若雷电活动使建筑物及设备线路产生了过电压，则开关控制模块控制启用过电压保护系统，将建筑物及设备的电压限制在安全范围，若雷电活动使建筑物及设备线路产生了过电流，则开关控制模块控制启用过电流保护系统，将产生过电流的故障线路切断并启用备用电路，所述数据记录分析模块采集报警器的触发次数和过电流保护系统以及过电压保护系统对过电流和过电压的响应时间，所述响应时间为过电流保护系统中的电流传感器在检测到建筑物及设备线路中出现过电流时到短路保护模块开始工作的时间间隔，以及过电压保护系统中的电压传感器在检测到建筑物及设备线路中出现过电压时到电压限制模块开始工作的时间间隔，将其进行汇总，并对记录的数据进行分析，若是过电流保护系统以及过电压保护系统对雷电活动的响应时间变慢，将其作为故障诊断并将诊断结果反馈给使用者，使用者根据诊断结果对过电流保护系统以及过电压保护系统进行故障排查，找出让系统响应时间变慢的因素。

5.根据权利要求4所述的一种防雷保护系统，其特征在于：所述电压监测模块包括电压传感器单元、电压阈值设定单元和电压信号采集处理单元，所述电压传感器单元利用电压传感器将电路中的电压信号转换为可测量的电压值，所述电压阈值设定单元设定电压阈值，所述电压信号采集处理单元接收电压传感器输出的电压信号并对其进行放大和滤波处理，在滤波后对电压信号进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，便于进行数字化信号处理；所述过电压限制模块包括过电压判断单元和过电压响应单元，所述电压判断单元根据过电压检测单元提供的信号进行判断，当检测到电压超过设定的阈值时，触发过电压响应单元，所述过电压响应单元通过放电管和避雷器来提供低阻抗通路，将过电压释放到地下将其限制在安全范围内。

6.根据权利要求5所述的一种防雷保护系统，其特征在于：所述电流监测模块包括电流传感器单元，电流阈值设定单元和电流信号处理单元，所述电流传感器单元通过电流传感器测量电路中的电流大小，将电流信号转换为电流数字信号，所述电流阈值设定单元设定电流阈值，所述电流信号处理单元接收电流传感器传递的信号，并进行滤波，放大，线性化处理，确保测量的准确性；所述限流模块在电流传感器单元测得电路中的电流超过设定的阈值时，启用电阻将电路的电流限制在安全值，所述短路保护模块包括短路判断单元和短路切断单元，所述短路判断单元通过电流传感器测量经过限流模块的电路电流，将其与设定的电流阈值进行比较，判断是否存在短路现象，所述短路切断单元在短路情况被确认时，触发断路器迅速切断电路并启动备用电路，防止过电流对电路或设备造成损坏。

技术总结
本发明公开了一种防雷保护系统，包括过电压保护系统，过电流保护系统，控制与监测系统，过电压保护系统检测，限制和释放过电压，保护电路或设备免受过电压的损坏，过电流保护系统通过快速检测和判定电流异常事件，在最短时间内确定故障发生位置，局部断开故障回路并切换备用回路，控制与监测系统对防雷保护系统的运行状态进行可靠监控和控制，通过各系统相互配合，构成了一个完整的防雷保护系统，用于限制过电流或过电压而不切断电路，保护电路或设备免受雷击或电压冲击的损坏。

技术研发人员：张涛
受保护的技术使用者：广东雷宁普电气检测技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31