壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及壓敏電阻【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)及檢測方法。所述檢測系統(tǒng)包括：電壓檢測電路，用于檢測壓敏電阻單元兩端的交流電壓；電流檢測電路，用于檢測流過該壓敏電阻單元的電流；相位比較電路，與所述電壓檢測電路及電流檢測電路連接，用于比較檢測到的所述交流電壓與所述電流的相位差；處理單元，與所述相位比較電路的輸出端連接，用于根據(jù)所述相位差確定流過該壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，并根據(jù)所述比例及流過該壓敏電阻單元的電流計(jì)算流過該壓敏電阻單元的線性電流，并根據(jù)流過該壓敏電阻單元的線性電流判斷所述壓敏電阻單元的劣化程度。
【專利說明】壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)及檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓敏電阻【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)及檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]壓敏電阻(MOV)是防雷器(SPD)的重要組成器件，對壓敏電阻(MOV)實(shí)行在線監(jiān)測，快速判定和更換已經(jīng)劣化的防雷器，對于安全用電有重大意義?，F(xiàn)時(shí)普遍的檢測方法是通過電流互感器(CT或霍爾)測量流進(jìn)或流出壓敏電阻的電流的幅值來檢測壓敏電阻的劣化程度。
[0003]由于一個(gè)正常使用的壓敏電阻可以看成是由一個(gè)線性電阻、一個(gè)截止?fàn)顟B(tài)的穩(wěn)壓管和一個(gè)電容并聯(lián)而成，上述方法測量出來的電流由線性電流和容性電流組疊加組成。而只有線性電流才能真實(shí)反映出壓敏電阻的劣化狀況。而現(xiàn)時(shí)普遍的檢測方法無法區(qū)分線性電流和容性電流，而且正常情況下容性電流比線性電流大的多，因此，只能粗略地以流進(jìn)或流出壓敏電阻的總電流作為判斷依據(jù)，從而產(chǎn)生很大誤差。而且，由于測量的電流信號(hào)的幅值比較小，需要放大，需要考慮放大器的溫漂，線性，增益，信噪比等因素，本身就很難保證測量精度。因此，當(dāng)前的檢測方法通常通過預(yù)設(shè)一個(gè)比較大的漏電流閾值，來判斷壓敏電阻的是否已經(jīng)劣化，而往往當(dāng)漏電流達(dá)到該閾值時(shí)，壓敏電阻已經(jīng)劣化，從而導(dǎo)致用戶未來得及更換壓敏電阻，而產(chǎn)生用電安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)及檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所采用的通過檢測壓敏電阻漏電流幅值的方法檢測壓敏電阻的劣化程度檢測誤差大、無法判定漏電流屬性，容易造成誤判的問題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)，包括:
[0006]電壓檢測電路，用于檢測壓敏電阻單元兩端的交流電壓；
[0007]電流檢測電路，用于檢測流過該壓敏電阻單元的電流；
[0008]相位比較電路，與所述電壓檢測電路及電流檢測電路連接，用于比較檢測到的所述交流電壓與所述電流的相位差；
[0009]處理單元，與所述相位比較電路的輸出端連接，用于根據(jù)所述相位差確定流過該壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，并根據(jù)所述比例及流過該壓敏電阻單元的電流計(jì)算流過該壓敏電阻單元的線性電流，并根據(jù)流過該壓敏電阻單元的線性電流判斷所述壓敏電阻單元的劣化程度。
[0010]進(jìn)一步地，所述壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)還包括:
[0011]電壓放大電路，與所述電壓檢測電路連接，用于對所述電壓檢測電路檢測到的交流電壓信號(hào)進(jìn)行放大；
[0012]電流放大電路，與所述電流檢測電路連接,用于對所述電流檢測電路檢測到的電流信號(hào)進(jìn)行放大；
[0013]電壓整形電路，與所述電壓放大電路連接，用于將放大后的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電壓信號(hào)；
[0014]電流整形電路，與所述電流放大電路連接，用于將放大后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電流號(hào)。
[0015]進(jìn)一步地，所述相位比較電路包括:
[0016]相位比較器，其輸入端與所述電壓整形電路及電流整形電路的輸出端連接；
[0017]低通濾波器電路，其輸入端與所述相位比較器的輸出端連接；
[0018]所述低通濾波電路的輸出端與所述處理單元連接。
[0019]進(jìn)一步地,所述處理單元包括:
[0020]模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，與所述相位比較電路的輸出端連接；
[0021]微處理單元，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接；
[0022]存儲(chǔ)器，與所述微處理單元連接；
[0023]輸出接口，與所述微處理單元連接。
[0024]進(jìn)一步地，所述電壓檢測電路通過電壓互感器檢測所述壓敏電阻單元兩端的交流電壓；
[0025]所述電流檢測電路通過電流互感器檢測所述流過該壓敏電阻單元的電流。
[0026]一種壓敏電阻劣化程度的檢測方法，包括如下步驟:
[0027]步驟S1:檢測壓敏電阻單元兩端的交流電壓及流過該壓敏電阻單元的電流；
[0028]步驟S2:比較檢測到的所述交流電壓與所述電流的相位差；
[0029]步驟S3:根據(jù)所述相位差確定流過該壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，并根據(jù)所述比例及流過該壓敏電阻單元的電流計(jì)算流過該壓敏電阻單元的線性電流；
[0030]步驟S4:根據(jù)流過該壓敏電阻單元的線性電流判斷所述壓敏電阻單元的劣化程度。
[0031]進(jìn)一步地，比較所述交流電壓與所述電流的相位差之前，還包括如下步驟:
[0032]對所述交流電壓及所述電流進(jìn)行放大；
[0033]將放大后的交流電壓及電流轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。
[0034]所述步驟2具體為:通過比較放大后的交流電壓與電流的脈沖信號(hào)比較所述交流電壓與所述電流的相位差。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)及檢測方法，通過比較壓敏電阻單元兩端的交流電壓與流經(jīng)該壓敏電阻單元的電流的相位差的方法，判斷流過該壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，可以準(zhǔn)確檢測出流經(jīng)壓敏電阻單元的線性電流，從而準(zhǔn)確判斷該壓敏電阻單元的劣化程度，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)劣化的壓敏電阻單元提供了技術(shù)保證，使技術(shù)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)劣化的壓敏電阻單元并對其進(jìn)行更換，從而可避免因防雷設(shè)備劣化造成的用電安全事故。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1:本發(fā)明實(shí)施例提供的壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2:上述壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3:上述壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4:本發(fā)明實(shí)施例提供的壓敏電阻劣化程度的檢測方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0041]本發(fā)明主要通過相位比較的方法得出流過壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，從而能夠準(zhǔn)確判斷壓敏電阻單元的狀態(tài)，能夠提前提示壓敏電阻單元的劣化。壓敏電阻可以看作是由一個(gè)穩(wěn)壓管、一個(gè)線性電阻及一個(gè)電容并聯(lián)而成，其內(nèi)部晶體大小、分布及熔合等變化可以表現(xiàn)為壓敏電阻電容和等效電阻的變化。而上述變化將導(dǎo)致其容性電流與線性電流的變化，其容性電流與線性電流的變化又可表現(xiàn)為該壓敏電阻兩端的電壓與流過該壓敏電阻的電流的相位差的變化。由于壓敏電阻的線性電流是反映壓敏電阻的劣化狀況的主要參考依據(jù)，因此可以通過檢測該壓敏電阻兩端的電壓與流過該壓敏電阻的電流的相位差的方式，實(shí)現(xiàn)對壓敏電阻的線性電流的檢測，從而判斷該壓敏電阻的劣化程度。
[0042]基于上述基本技術(shù)原理，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)。根據(jù)圖1及圖2所示，該系統(tǒng)包括電壓檢測電路1、電流檢測電路2、相位比較電路3、處理單元4。其中，電壓檢測電路I用于檢測壓敏電阻單元5兩端的電壓，電流檢測電路2用于檢測流過壓敏電阻單元5的電流，相位比較電路3與電壓檢測電路I及電流檢測電路2連接，用于比較檢測到的交流電壓與電流的相位差，處理單元4與相位比較電路3的輸出端連接，用于根據(jù)相位差確定流過壓敏電阻單元5的電流中線性電流的比例，并根據(jù)該比例及流過壓敏電阻單元5的電流計(jì)算流過壓敏電阻單元5的線性電流，并根據(jù)流過壓敏電阻單元5的線性電流判斷壓敏電阻單元5的劣化程度。線性電流越大則劣化程度越高。
[0043]對壓敏電阻單元5造成劣化的是流過壓敏電阻單元5的電流中線性電流所做的有效做功(即有功功率)。以S表示流過壓敏電阻單元5的電流所做的視在功率，P表示流過壓敏電阻單元5的電流中線性電流所做的有功功率，Q表示流過壓敏電阻單元5的電流中容性電流所做的無功功率，該三個(gè)功率可以用向量來表示，三個(gè)向量可以形成滿足下式的向量三角形:
[0044]S2 = P2+Q2。
[0045]假設(shè)交流電壓與電流的相位差為Φ，根據(jù)功率因數(shù)的計(jì)算公式可知，cosO = P/S，根據(jù)φ及S即可求出P，根據(jù)P及壓敏電阻單元5兩端的電壓即可求出流過壓敏電阻單元5的電流中線性電流的大小。
[0046]該檢測系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括電壓放大電路601、電流放大電路602、電壓整形電路701、電流整形電路702。其中，電壓放大電路601與電壓檢測電路I連接，用于對電壓檢測電路I檢測到的交流電壓信號(hào)進(jìn)行放大，電流放大電路602與電流檢測電路2連接，用于對電流檢測電路2檢測到的電流信號(hào)進(jìn)行放大。電壓放大電路601及電流放大電路602主要完成帶通濾波和線性放大，可對信號(hào)進(jìn)行放大及提高信噪比。電壓整形電路701與電壓放大電路601連接，用于將放大后的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電壓信號(hào)，電流整形電路702與電流放大電路602連接，用于將放大后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電流信號(hào)。電壓整形電路701及電流整形電路702主要實(shí)現(xiàn)將交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，可采用過零檢測電路或其他電路來實(shí)現(xiàn)。
[0047]相位比較電路3可包括相位比較器301及低通濾波電路302。相位比較器301的輸入端與電壓整形電路701及電流整形電路702的輸出端連接，低通濾波電路302的輸入端與相位比較器301的輸出端連接，低通濾波電路302的輸出端與處理單元4連接。相位比較器301可采用異或相位比較器。
[0048]處理單元4可包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401、微處理單元402、存儲(chǔ)器403、輸出接口 404。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401與低通濾波電路302輸出端連接，微處理單元402與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401連接，存儲(chǔ)器403與微處理單元402連接，輸出接口 404與微處理單元402連接。處理器單元4通過軟件技術(shù)可對信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、比較和存儲(chǔ)，并通過輸出結(jié)構(gòu)404輸出相關(guān)結(jié)果O
[0049]電壓檢測電路I可采用電壓互感器101，通過電壓互感器101檢測壓敏電阻單元5兩端的交流電壓。電流檢測電路2可采用電流互感器201，通過電流互感器201檢測流過該壓敏電阻單元5的電流。電壓互感器101及電流互感器201主要實(shí)現(xiàn)隔離地檢測壓敏電阻單元5兩端的交流電壓及流過壓敏電阻單元5的電流。
[0050]除了采用電壓互感器101和電流互感器201分別檢測壓敏電阻單元5兩端的交流電壓和流過壓敏電阻單元5的電流之外，還可通過分壓電阻及分流電阻的方式檢測壓敏電阻單元5兩端的交流電壓和流過壓敏電阻單元5的電流。具體如圖3所示，電阻Rl及R2構(gòu)成一個(gè)分壓電路，將電路分壓后輸入電壓放大電路601進(jìn)行放大。電阻R3為一個(gè)米樣電阻，電流經(jīng)電阻R3采樣后輸入電流放大電路602進(jìn)行放大。
[0051]需要指出的是，壓敏電阻單元5可以只包含一只壓敏電阻，也可以包含多只串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的壓敏電阻。
[0052]如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種壓敏電阻劣化程度的檢測方法。
[0053]該方法包括如下步驟:
[0054]步驟S1:檢測壓敏電阻單元兩端的交流電壓及流過該壓敏電阻單元的電流；
[0055]步驟S2:比較檢測到的所述交流電壓與所述電流的相位差；
[0056]步驟S3:根據(jù)所述相位差確定流過該壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，并根據(jù)所述比例及流過該壓敏電阻單元的電流計(jì)算流過該壓敏電阻單元的線性電流；
[0057]步驟S4:根據(jù)流過該壓敏電阻單元的線性電流判斷所述壓敏電阻單元的劣化程度。
[0058]進(jìn)一步地，在比較所述交流電壓與所述電流的相位差之前，還包括如下步驟:
[0059]對所述交流電壓及所述電流進(jìn)行放大；
[0060]將放大后的交流電壓及電流轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。
[0061]所述步驟2具體為:通過比較放大后的交流電壓與電流的脈沖信號(hào)比較所述交流電壓與所述電流的相位差。
[0062]本發(fā)明采用了相位比較的方式，容易實(shí)現(xiàn)較高的信噪比，抗干擾能力強(qiáng)，大大提高了測量精度，同時(shí)，也降低了電路的難度。
[0063]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 電壓檢測電路，用于檢測壓敏電阻單元兩端的交流電壓； 電流檢測電路，用于檢測流過該壓敏電阻單元的電流； 相位比較電路，與所述電壓檢測電路及電流檢測電路連接，用于比較檢測到的所述交流電壓與所述電流的相位差； 處理單元，與所述相位比較電路的輸出端連接，用于根據(jù)所述相位差確定流過該壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，并根據(jù)所述比例及流過該壓敏電阻單元的電流計(jì)算流過該壓敏電阻單元的線性電流，并根據(jù)流過該壓敏電阻單元的線性電流判斷所述壓敏電阻單元的劣化程度。
2.如權(quán)利要求1所述的壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 電壓放大電路，與所述電壓檢測電路連接，用于對所述電壓檢測電路檢測到的交流電壓信號(hào)進(jìn)行放大； 電流放大電路，與所述電流檢測電路連接，用于對所述電流檢測電路檢測到的電流信號(hào)進(jìn)行放大； 電壓整形電路，與所述電壓放大電路連接，用于將放大后的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電壓信號(hào)； 電流整形電路，與所述電流放大電路連接，用于將放大后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電流信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述相位比較電路包括: 相位比較器，其輸入端與所述電壓整形電路及電流整形電路的輸出端連接； 低通濾波器電路，其輸入端與所述相位比較器的輸出端連接； 所述低通濾波電路的輸出端與所述處理單元連接。
4.如權(quán)利要求1所述的壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，與所述相位比較電路的輸出端連接； 微處理單元，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接； 存儲(chǔ)器，與所述微處理單元連接； 輸出接口，與所述微處理單元連接。
5.如權(quán)利要求1所述的壓敏電阻劣化程度的檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述電壓檢測電路通過電壓互感器檢測所述壓敏電阻單元兩端的交流電壓； 所述電流檢測電路通過電流互感器檢測所述流過該壓敏電阻單元的電流。
6.一種壓敏電阻劣化程度的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S1:檢測壓敏電阻單元兩端的交流電壓及流過該壓敏電阻單元的電流； 步驟S2:比較檢測到的所述交流電壓與所述電流的相位差； 步驟S3:根據(jù)所述相位差確定流過該壓敏電阻單元的電流中線性電流的比例，并根據(jù)所述比例及流過該壓敏電阻單元的電流計(jì)算流過該壓敏電阻單元的線性電流； 步驟S4:根據(jù)流過該壓敏電阻單元的線性電流判斷所述壓敏電阻單元的劣化程度。
7.如權(quán)利要求6所述的壓敏電阻劣化程度的檢測方法，其特征在于，比較所述交流電壓與所述電流的相位差之前，還包括如下步驟: 對所述交流電壓及所述電流進(jìn)行放大； 將放大后的交流電壓及電流轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。 所述步驟2具體為:通過比較放大后的交流電壓與電流的脈沖信號(hào)比較所述交流電壓與所述電流的相位差 。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK104049163SQ201410275623
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】舒正福, 羅飛 申請人:深圳市中鵬電子有限公司