一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪及分析方法与流程

本发明涉及一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪及分析方法，属于雷电科学与技术领域。

背景技术：

浪涌保护器（spd）作为一种过电压保护装置，在电力系统中有着广泛应用。当线路中出现雷电过电压或操作过电压时，将大电流对地泄放，并快速恢复高阻抗状态，从而保护电力系统中电气设备。但随着时间的推移，安装于线路中的spd会出现老化劣化现象，最终丧失对线路的过电压保护作用，因此分析spd老化劣化情况十分必要。

spd的老化劣化性能主要通过压敏电阻的压敏电压和泄漏电流来反映。目前市面上已经有测试spd压敏电压及泄漏电流的设备，例如spd-2766n巡检仪等，但这些设备均存在以下问题：

第一：不具备过流保护功能。如果测试中遇到已经损坏短路的spd，则测试设备会直接由于过流而损坏；

第二：不具备正向、反向测试功能。众所周知，雷电流存在极性，其在线路中感应出的过电压也同样具有极性，而spd中压敏电阻具有极化效应，因此会出现spd正向测试时，未老化劣化，反向测试，已老化劣化情况。

因此，亟待需要发明一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪，能够一键测量出spd正向、负向压敏电压及泄漏电流，智能分析spd老化劣化情况。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种浪涌保护器老化劣化智能分析方法,包括：

步骤1）正向测试：在所述浪涌保护器的两端施加电压并保持电压逐渐上升，采集该过程中的电流值，当流经所述浪涌保护两端的电流达到1ma时，此时记录所述浪涌保护器两端的电压，该电压为压敏电压；于所述浪涌保护器两端施加电压的过程中所记录的电压值中，调取0.75倍压敏电压所对应的电流，该电流为漏电电流；

步骤2）反向测试：当流经所述浪涌保护器两端的电流达到1ma时，切换施加在所述浪涌保护器两端的电压的极性，并且按照步骤1)的方式记录压敏电压以及调取漏电电流；

步骤3）判断老化劣化：将步骤1）和步骤2）获取的压敏电压分别与标准压敏电压进行对比，将步骤1）和和步骤2）获取的泄漏电流分别与泄漏电流设定参考值对比，判断所述浪涌保护器的老化劣化。

作为本发明的优选方案之一，所述正向测试步骤包括：

采用微处理器向极性可调电源模组发送逐渐上升的电压信号，极性可调电源模组继而施加逐渐上升的电压在所述浪涌保护器的两端；信号采集模组采集该电压上升过程中的电流值，当流经所述浪涌保护两端的电流达到1ma时，此时所述微处理器记录所述浪涌保护器两端的电压，该电压为压敏电压；于所述浪涌保护器两端施加电压的过程中所记录的电压值中，通过所述微处理器调取0.75倍压敏电压所对应的电流，该电流即为漏电电流；

所述反向测试步骤包括：

当流经所述浪涌保护器两端的电流达到1ma时，所述微处理器控制极性可调电源模组切换施加在所述浪涌保护器两端的电压的极性，并且按照正向测试的步骤记录压敏电压以及调取漏电电流；

判断老化劣化的过程包括：

所述微处理器将正向测试步骤和反向测试步骤获取的压敏电压分别与所述微处理器所记载的标准压敏电压进行对比，将正向测试步骤和反向测试步骤获取的泄漏电流分别与所述微处理器所记载的泄漏电流设定参考值对比，从而判断所述浪涌保护器的老化劣化。

更进一步优选的，所述极性可调电源模组包括数模转换器、继电器、接触器和高压电源模块，所述微处理器的输出端通过串联的所述数模转化器、继电器和接触器与所述高压电源模块的输入端连接，同时，所述微处理器直接与所述继电器连接，所述高压电源模块的输出端经漏电保护器与所述浪涌保护器连接；

其中，所述高压电源模块的输出端的正负极分别通过所述漏电保护器和接触器的两个常开触点与所述浪涌保护器连接，当所述微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的正极和浪涌保护器导通时，进行正向测试；当所述微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的负极和浪涌保护器导通时，进行反向测试。

更进一步优选的，所述信号采集模组包括依次串联的信号采集器、放大滤波和模拟数字转换器，所述信号采集器与所述浪涌保护器连接，所述模拟数字转换器与微处理器连接;

本发明还公开了一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪,包括：微处理器、极性可调电源模组和信号采集模组，

所述极性可调电源模组与待测试的浪涌保护器连接，所述极性可调电源模组至少用于转换其输出极性以及分别向所述浪涌保护器施加设定值的两极电压；

所述信号采集模组与所述浪涌保护器连接，所述信号采集模组至少用以采集流经所述浪涌保护器两端的电流值；

所述微处理器分别与所述极性可调电源模组和信号采集模组连接，所述微处理器至少用于向所述极性可调电源模组发送调节极性和电压值的命令，以及接受所述信号采集模组所采集的所述浪涌保护器的电流值而进行老化劣化判断。

作为本发明的优选方案之一，所述极性可调电源模组包括数模转换器、继电器、接触器和高压电源模块，所述微处理器的输出端通过串联的所述数模转化器、继电器和接触器与所述高压电源模块的输入端连接，同时，所述微处理器直接与所述继电器连接，所述高压电源模块的输出端经漏电保护器与所述浪涌保护器连接。

进一步优选的，所述高压电源模块的输出端的正负极分别通过所述漏电保护器和接触器的两个常开触点与所述浪涌保护器连接，当所述微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的正极和浪涌保护器导通时，进行正向测试；当所述微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的负极和浪涌保护器导通时，进行反向测试。

作为本发明的优选方案之一，所述信号采集模组包括依次串联的信号采集器、放大滤波和模拟数字转换器，所述信号采集器与所述浪涌保护器连接，所述模拟数字转换器与微处理器连接。

作为本发明的优选方案之一，该分析仪还包括lcd显示器和键盘，所述lcd显示器和键盘分别与所述微处理器连接。

作为本发明的优选方案之一，该分析仪还包括用于向所述微处理器供电的电源模块。

作为本发明的优选方案之一，所述微处理器还连接蜂鸣器，所述蜂鸣器用以在测试过程中发出警示音。

作为本发明的优选方案之一，所述浪涌保护器串联一保护电阻后接地，并且在串联后的所述浪涌保护器和保护电阻上，并联多个相互串联的分压电阻。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：

1）本发明提供的分析仪能够一键测量浪涌保护器正向、反向的压敏电压及泄漏电流，通过将测量到的压敏电压与标准压敏电压进行对比以及测量到的漏电电流与泄漏电流设定参考值进行对比，从而智能分析浪涌保护器的老化劣化情况；

2）本发明提供的分析方法操作简单、方便；

3）本发明采用漏电保护器，从而具备漏电流保护功能，在测试遇到老化劣化短路的浪涌保护器时，可有效保护分析仪，避免分析仪损坏；

4）本发明采用蜂鸣器，在测量时能够发出警示音，提醒测试人员高压测试危险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1为本发明实施例中的一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪的原理框图；

图2为本发明实施例中的一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪的部分结构图；

图3为本发明实施例中的一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪的信号控制图。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行具体、清楚、完整地描述。

参见图1所示，本发明实施例公开了一种浪涌保护器老化劣化智能分析仪,包括：微处理器（可采用stm32微处理器）、极性可调电源模组和信号采集模组，

极性可调电源模组与待测试的浪涌保护器连接，极性可调电源模组至少用于转换其输出极性以及分别向浪涌保护器施加设定值的两极电压；

信号采集模组与浪涌保护器连接，信号采集模组至少用以采集流经浪涌保护器两端的电流值；

微处理器分别与极性可调电源模组和信号采集模组连接，微处理器至少用于向极性可调电源模组发送调节极性和电压值的命令，以及接受信号采集模组所采集的浪涌保护器的电流值而进行老化劣化判断。

其中，极性可调电源模组为多个电器元器件的组合，其至少包括数模转换器（dac）、继电器、接触器和高压电源模块，微处理器的输出端通过串联的数模转化器、继电器和接触器与高压电源模块的输入端连接，同时，微处理器直接与继电器连接，高压电源模块的输出端经漏电保护器与待测试的浪涌保护器连接，漏电流保护器的额定漏电动作电流设置为30ma，若测试遇到老化劣化短路的浪涌保护器时，通过漏电保护器可有效保护分析仪。

参见图2-3所示，接触器具有km1触点、km2触点、km1线圈和km2线圈；继电器具有常开触点95和常闭触点96；高压电源模块有输入端vin、gndin1、控制端vadj、gndin2，以及输出端，输出端具有两极，电压为0～±2000v，输出端正极0～+2000v，输出端负极0～-2000v，其中vin输入电压0～10v，vadj为控制端用于控制输出电压，输出端正极通过漏电流保护器及接触器km1的常开触点后与spd连接，输出端负极通过漏电流保护器及接触器km2的常开触点后与spd连接；当微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的正极和浪涌保护器导通时，进行正向测试；当微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的负极和浪涌保护器导通时，进行反向测试。

此外，spd再经过保护电阻r1后接地，与此同时，在串联后的spd、保护电阻r1上，并联相互串联的分压电阻ra、rb和rc。

优选的，信号采集模组包括依次串联的信号采集器（如传感器）、放大滤波和模拟数字转换器（adc），信号采集器与浪涌保护器连接，模拟数字转换器与微处理器连接。

该分析仪还包括lcd显示器和键盘，lcd显示器和键盘分别与微处理器连接，键盘可以作为触发开关而输入命令，lcd显示器可以显示输入的命令、参数和呈现分析结果等。该分析仪还包括用于向微处理器供电的电源模块。微处理器还连接蜂鸣器，蜂鸣器用以在测试过程中发出警示音。

本发明实施例还提供了利用上述的浪涌保护器老化劣化智能分析仪进行浪涌保护器老化劣化分析的方法,包括：

步骤1）正向测试：在浪涌保护器的两端施加电压并保持电压逐渐上升，采集该过程中的电流值，当流经浪涌保护两端的电流达到1ma时，此时记录浪涌保护器两端的电压，该电压为压敏电压；于浪涌保护器两端施加电压的过程中所记录的电压值中，调取0.75倍压敏电压所对应的电流，该电流为漏电电流；

步骤2）反向测试：当流经浪涌保护器两端的电流达到1ma时，切换施加在浪涌保护器两端的电压的极性，并且按照步骤1)的方式记录压敏电压以及调取漏电电流；

步骤3）判断老化劣化：将步骤1）和步骤2）获取的压敏电压分别与标准压敏电压进行对比，将步骤1）和和步骤2）获取的泄漏电流分别与泄漏电流设定参考值对比，从而判断浪涌保护器的老化劣化情况,对比所采用标准：压敏电压与标称压敏电压（spd出厂给定标称压敏电压和额定泄漏电流）相比不能超过标称压敏电压的±10%，泄漏电流不能超过20μa（规范规定）；

其中，步骤1）正向测试具体包括：

采用微处理器向极性可调电源模组发送逐渐上升的电压信号，极性可调电源模组继而施加逐渐上升的电压在浪涌保护器的两端；信号采集模组采集该电压上升过程中的电流值，当流经浪涌保护两端的电流达到1ma时，此时微处理器记录浪涌保护器两端的电压，该电压为压敏电压；于浪涌保护器两端施加电压的过程中所记录的电压值中，通过微处理器调取0.75倍压敏电压所对应的电流，该电流即为漏电电流；当微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的正极和浪涌保护器导通时，进行上述正向测试；

步骤2）反向测试具体包括：

当流经浪涌保护器两端的电流达到1ma时，微处理器控制极性可调电源模组切换施加在浪涌保护器两端的电压的极性，并且按照正向测试的步骤记录压敏电压以及调取漏电电流；当微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的负极和浪涌保护器导通时，进行反向测试；

步骤3）判断老化劣化的过程包括：

微处理器将正向测试步骤和反向测试步骤获取的压敏电压分别与微处理器所记载的标准压敏电压进行对比，将正向测试步骤和反向测试步骤获取的泄漏电流分别与微处理器所记载的泄漏电流设定参考值对比，从而判断浪涌保护器的老化劣化。

结合图3所呈现的信号控制图，具体如下介绍继电器和接触器联合控制高压电源模块对spd进行施加电压的过程（继电器和接触器联合控制高压电源模块的过程即是：使得微处理器、数模转换器、继电器、接触器、高压电源模块的输出端的正向/负极和浪涌保护器导通的过程）：

如图3所示，s为触发开关（可以是键盘输入），继电器具有常开触点95和常闭触点96，当按下s触发开关后，接触器的km1线圈得电，此时，接触器的km1触点闭合，从而使得高压电源模块的输出端的正极与接触器导通，进而完成自锁及spd正向测试（见图2）；

当流过spd两端的电流达到1ma时，stm32微处理器触发继电器线圈得电，使得继电器的常开触点95闭合，继电器的常闭触点96断开，一旦常开触点95闭合后，接触器的km2线圈得电，km2触点闭合，从而使得高压电源模块的输出端的负极与接触器导通，进而完成spd反向测试（见图2）；

而一旦继电器的常闭触点96断开后，则km1线圈失电，km1触点断开。当spd两端再次达到1ma后，stm32微处理器控制继电器线圈失电，从而控制回到原始状态。

上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上所述内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。