具有用于監(jiān)控過電壓保護(hù)元件的測量裝置的過電壓保護(hù)設(shè)備的制造方法
【專利說明】具有用于監(jiān)控過電壓保護(hù)元件的測量裝置的過電壓保護(hù)設(shè)備
[0001]本申請是發(fā)明名稱為具有用于監(jiān)控過電壓保護(hù)元件的測量裝置的過電壓保護(hù)設(shè)備、申請?zhí)枮?01280035981.2、申請日為2012年8月10日、進(jìn)入中國國家階段日期為2014年I月20日的中國專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于監(jiān)控一個或多個過電壓保護(hù)元件的測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]充氣過壓避雷器(氣體放電管或GDT)被用在大量的電氣設(shè)備中，用于防止其過電壓，特別是脈沖式過電壓。在此，充氣過電壓避雷器具有空腔，其被填充有氣體。電極被插入到空腔中和/或布置在空腔的邊緣處，并且連接至將被保護(hù)的電氣設(shè)備的電壓，該電壓將被提供或測量。假設(shè)在電極之間不存在電壓，或者僅存在施加的低電壓，則充氣過電壓避雷器在電極之間具有高電阻。當(dāng)達(dá)到特定電壓，也就是說，點(diǎn)火電壓時，充氣過電壓避雷器切換至低電阻。結(jié)果，將被保護(hù)的電氣設(shè)備的兩個電勢之間的電壓下降。在充氣過電壓避雷器的低電阻狀態(tài)下，在充氣過電壓避雷器的空腔中形成電弧。由于相對大電流流過，所以產(chǎn)生熱。
[0004]在此，大量避雷器事件導(dǎo)致對電極的損壞。此外，避雷器事件還可能發(fā)生，其中，一旦被點(diǎn)燃的電弧長時間燃燒，就會因此導(dǎo)致避雷器的不可逆損壞，并且可能使避雷器不可用。
[0005]根據(jù)所施加的電壓，充氣過電壓避雷器重新切換到高電阻狀態(tài)(也就是說，電弧的熄滅)很難。
[0006]通過AC電壓，無需很大的努力通常就可以改變至高電阻狀態(tài)，這是因?yàn)锳C電壓重復(fù)過零。然而，通過DC電壓，該操作更困難，這是因?yàn)橐呀?jīng)燃燒的電弧還持續(xù)在點(diǎn)火電壓下燃燒。只有當(dāng)特定電功率下沖時，電弧才熄滅。
[0007]為了在該情況下仍然實(shí)現(xiàn)到高電阻狀態(tài)的改變，已經(jīng)開發(fā)出了短路棒。在此，一旦達(dá)到特定溫度短路棒就被觸發(fā)，從而充氣過電壓避雷器的電極被短路。短路導(dǎo)致電流然后經(jīng)由短路流過，然后功率不能被持續(xù)供給充氣過電壓避雷器中的電弧。結(jié)果是，電弧熄滅，并且充氣過電壓避雷器回復(fù)到其高電阻狀態(tài)。
[0008]理論上，可以通過直接測量歐姆電阻來識別該短路。然而，這不是總是可行的，這是因?yàn)橛捎跒榇四康亩峁┑南鄳?yīng)技術(shù)裝置以防止短路電流的方式被設(shè)計，所以相對昂貴。然而，防止短路的設(shè)計必然導(dǎo)致保護(hù)裝置的大體積。另外，當(dāng)安裝在測量路徑/信號路徑中時，這樣的裝置還不利地影響測量/信號。
[0009]可替換地，可以通過外部配線可溯地測量短路；然而，可溯測量通常太過時間密集，這是因?yàn)槠湟笾苯哟嫒?，并且只要是為了安全的原因與被保護(hù)的信號或與電源電壓的電流隔離是必要的，則該電流隔離必須通過與電路分離來提供。
[0010]對于充氣式放電器，可替換地或者附加地，例如TVS 二極管的半導(dǎo)體部件也可以被用作過電壓保護(hù)，特別是在MSR領(lǐng)域中。因?yàn)榇罅窟^電壓事件或者長時間過電壓事件的原因，這些部件同樣會發(fā)生損壞。
[0011]從而，期望早期獲得損壞的狀態(tài)的指示，使得在被損壞的過電壓保護(hù)元件最終故障之前，其可以被替換，并且使得故障狀態(tài)還可以被早期識別。
[0012]為了該目的，諸如從EP 1737091A1知曉的系統(tǒng)的現(xiàn)有系統(tǒng)提供了溫度的評估。然而，由于間接加熱，導(dǎo)致溫度測量僅有限程度地適用于作為用于指示損壞程度的標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)樽詈么_切的故障最好因此被檢測到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]從而，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)已知的一個或多個缺點(diǎn)的裝置和方法。
[0014]該目標(biāo)通過根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立權(quán)利要求中的特征來解決。本發(fā)明的有益實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中指出。
【附圖說明】
[0015]以下將參考附圖，基于優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0016]在圖中:
[0017]圖1示出在第一狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的測量裝置；
[0018]圖2示出在第二狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的測量裝置；
[0019]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的簡化流程圖；以及
[0020]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的測量裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1和圖2示出測量裝置I。在此，圖1示出電弧LB發(fā)生的情況，而圖2示出在電弧LB之后被觸發(fā)的短路彈簧F并且從而經(jīng)由短路棒SC產(chǎn)生短路的情況。
[0022]測量裝置I被布置在兩條信號線SLl和SL2之間，并且通過虛線矩形舉例示出。測量裝置I間接地監(jiān)控短路彈簧F的切換狀態(tài)，其中，短路彈簧F可以驅(qū)動充氣過電壓避雷器GDT的短路棒SC。為此，通過短路彈簧F對短路棒SC施加力，然而短路棒通過觸發(fā)裝置AE保持一距離，觸發(fā)裝置例如，包括具有低熔點(diǎn)的焊料的焊接點(diǎn)。如果充氣過電壓避雷器GDT處的溫度升高，則觸發(fā)裝置AE在特定溫度下熔化，并且短路彈簧F的力被釋放，并且經(jīng)由當(dāng)前被驅(qū)動的短路棒SC導(dǎo)致短路。而且，測量裝置具有溫度測量裝置TS，溫度測量裝置與可以被短路的充氣過電壓避雷器GDT熱接觸。在此，可以直接或間接地產(chǎn)生熱接觸。可以通過將溫度測量裝置TS直接安裝在充氣過電壓避雷器GDT上，提供直接接觸。間接接觸通過相距裝配實(shí)現(xiàn)，也就是說，例如，通過氣隙，或者通過引入填隙料GF。填隙料是熱的良好導(dǎo)體，但是不導(dǎo)電。
[0023]而且，測量裝置I具有評估裝置CD。評估裝置CD在不同時刻tl和t2和/或在其他時刻，通過溫度測量裝置TS，檢測各個溫度值。該檢測可以周期地發(fā)生或者還可以是事件控制的。在此，例如，在時刻tl測量的溫度值Tl可以指示環(huán)境溫度。然后如果溫度在特定間隔內(nèi)急劇增加，從而可以從中讀出充氣過電壓避雷器GDT的響應(yīng)。然后如果溫度下降，則可以推斷出，短路彈簧F已被觸發(fā)。如果通過評估裝置CD識別出短路彈簧F已經(jīng)被觸發(fā)，則可以提示報警裝置OUTl輸出相應(yīng)警報。警報在此可以具有不同形式。
[0024]在本發(fā)明的有利開發(fā)中，短路彈簧F的狀態(tài)還可以另外通過光測量裝置OS被光學(xué)監(jiān)控。在此，評估裝置CD在不同時刻t3和t4處和/或在其他時刻處，檢測相應(yīng)光學(xué)測量值L1、L2。在此，應(yīng)該注意，t3或t4(光學(xué)測量)還可以例如分別與tl和t2(熱測量)一致。該檢測同樣可以周期地發(fā)生或者還可以是事件控制的。在此，例如，已經(jīng)在時刻t3處測量的光學(xué)測量值LI可以表示環(huán)境亮度。如果亮度在特定間隔內(nèi)急劇增加，由于形成電弧LB，從而可以從中讀出充氣過電壓避雷器GDT的響應(yīng)。如果在特定時間段(電弧持續(xù)時間)之后亮度再次下降，則可以推斷出短路彈簧F已被觸發(fā)。如果評估裝置CD識別出短路彈簧F已被觸發(fā)，則可以提示報警裝置OUTl輸出相應(yīng)警報。警報在此可以具有不同形式。
[0025]如已經(jīng)提出的，可以以事件控制的方式檢測光學(xué)測量值或溫度測量值。例如，如果在光測量裝置OS處確定亮度增加，則這可以被用于觸發(fā)溫度測量。另一方面，當(dāng)然還可以在溫度測量裝置TS處確定溫度升高，并且使用其觸發(fā)亮度測量。
[0026]在有利開發(fā)中，測量裝置具有兩種測量方法并且相互獨(dú)立地評估這兩種測量方法(光學(xué)、溫度)。如果兩種評估的結(jié)果都確定短路彈簧F已被觸發(fā)，則提示警報。如果僅一種測量方法指示短路彈簧的觸發(fā)，可以以不同形式提供警報。例如，可以使用不同光學(xué)信號，和/或可以產(chǎn)生不同的聲信號，和/或可以產(chǎn)生不同遠(yuǎn)程電警報信號。
[0027]在有利開發(fā)中，通過熱變電阻器構(gòu)造溫度測量裝置TS。在此，熱變電阻器可以是熱敏電阻，例如，PTC或NTC?？商鎿Q地，熱釋電傳感器當(dāng)然也可以被提供作為溫度測量裝置TS0無需具體描述，還可以提供不同的溫度傳感器，其中，評估裝置CD然后能夠再次評估相應(yīng)溫度傳感器的結(jié)果。
[0028]由于在此提供的小設(shè)計，所描述的發(fā)明特別適用于在MSR應(yīng)用或者電信應(yīng)用中使用。
[0029]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，提供了一種用于操作測量裝置I的方法。該方法在圖3中以高度概括的方式示出。在此，在第一步驟100中，通過溫度測量裝置TS在第一時刻tl測量第一溫度值Tl，溫度測量裝置TS與可以被短路的充氣過電壓避雷器GDT熱接觸。例如，該溫度值是環(huán)境溫度值。在可選步驟200中，可以通過光測量裝置OS，在相同時刻或者在其他時刻，通常在第三時刻t3，測量第一光學(xué)測量值LI，光測量裝置OS光學(xué)地監(jiān)控可以被短路的充氣過電壓避雷器GDT的狀態(tài)，尤其是短路彈簧F的觸發(fā)。在又一步驟300中，在第二時刻t2，通過溫度測量裝置TS，測量第二溫度值T2。在此，第二時刻t2不同于第一時刻tl。在可選步驟400中，可以在相同時刻t2或在其他時刻，通常為第四時刻t4，測量第二光學(xué)測量值L2。在此，第四時刻t4至少不同于第三時刻t3。在又一步驟500中，基于所測量的第一溫度值Tl以及基于第二溫度值T2，以及如果被提供，還基于所測量的第一光學(xué)測量值LI并且基于第二光學(xué)測量值L2，可選地或者另外地識別出短路彈簧F是否已被觸發(fā)。如果識別出未觸發(fā)，則該方法例如回到步驟300。這樣可以實(shí)現(xiàn)周期性詢問?？商鎿Q地，溫度升高的識別還可能導(dǎo)致第二光學(xué)測量值的事件控制詢問，也就是說，該方法跳至步驟400，或者在識別出亮度提高的情況下，導(dǎo)致第二溫度值的事件控制詢問，也就是說，該方法跳至步驟300。如果在步驟500中，識別出短路彈簧F已被觸發(fā)，則在步驟600中指示該識別。警報在此可以不同地形成，以及例如可以包含關(guān)于一個或多個測量方法(當(dāng)提供不同測量方法時)是否指示短路彈簧的觸發(fā)的語句。在此，如果識別出短路彈簧F的觸發(fā)，則可以輸出相應(yīng)光和/或聲和/或電信號。
[0030]以下描述對于先前描述的方法可替換地或另外使用的又一方法。在此，該方法集中在過電壓保護(hù)設(shè)備的操作。過電壓保護(hù)設(shè)備具有用于監(jiān)控一個或多個過電壓保護(hù)元件TVS、⑶T的測量裝置1、以及評估裝置⑶。評估裝置⑶經(jīng)由光測量裝置OSl、OS2連接至相應(yīng)的過電壓保護(hù)元件TVS、GDTo此外，過電壓保護(hù)設(shè)備具有用于識別長時間流動并且流過過電壓保護(hù)元件(TVS、⑶T)的電流的裝置。
[0031]然后，評估裝置對脈沖進(jìn)行計數(shù)，并且另外識別在長時間段內(nèi)是否有電流流動。從計數(shù)脈沖的數(shù)量和/或所識別出的長時間流動的電流，確定相應(yīng)的被監(jiān)控的過電壓保護(hù)元件TVS、GDT是否仍在運(yùn)行、先前已被損壞、或不可使用。基于確定的結(jié)果，指示過電壓保護(hù)元件(TVS、⑶T)是仍在運(yùn)行、先前已被損壞、還是不可使用。
[0032]在本發(fā)明的情況下，間接地監(jiān)控短路棒的觸發(fā)。在此，彈簧的觸發(fā)被識別，并且如果期望，被轉(zhuǎn)發(fā)(forward on)。為此，測量在充氣過電壓避雷器GDT處或在其附近的溫度。通過評估在不同時間tl、t2測量的連續(xù)溫度值T1、T2，可以建立溫度輪廓，并且從其識別充氣過電壓避雷器GDT的狀態(tài)、或者短路棒SC的狀態(tài)、或者彈簧F的狀態(tài)。在此，環(huán)境溫度還可以被確定為變量，這是因?yàn)閱为?dú)第一值或者一系列過去值的平均值提供了環(huán)境溫度的指示。這對于環(huán)境亮度同樣也成