[0001] 本发明涉及电力保护装置，具体涉及一种弱电设备防雷击保护装置。

[0002] 雷击造成的灾难事故时有发生，特别是雷击对靠公共电网供电长时间运行的弱电设备损失更是毁灭性的，如通信设备、基站设备、网络交换中心、观测设备及网络和相关节点设备等，一旦遭受雷击将会给社会带来巨大的经济损失，甚至灾难，所以如何保护这些设备免遭雷击意义十分重大。

[0003] 目前，针对弱电设备雷击所产生的危害，一般采取的措施是安装避雷针，均压接地网和浪涌电压抑制模块。这些防雷措施的工作原理是：当空中带电云团在用电设备上方产生对地放电时，由于用电设备处于避雷针的下方或者避雷针的保护范围内，带电云团的电荷会避雷针和与之相连的均压接地网构成的回路对地放电，从而达到保护用电设备的目的。当带电云团对公共电网放电或在公共电网附近放电都在公共电网中感应出很高电压时，为防止公共电网上的强感应电压对用电设备造成雷击损害时，在公共电网对用电设备的接入端通过一级或多级浪涌保护抑制模块对用电设备的均压接地网放电，从而达到保护用电设备的目的。单靠这种方法来保护用电设备会存在以下缺点：在很多情况下，由于带电云团所带的电荷量很大，即使通过避雷针及均压接地网放电，还是会在用电设备和公共电网的远端接地线间产生巨大的跨步电压，此跨步电压同样会对用电设备造成雷击损害，而直击到公共电网的雷电或在公共电网附近的雷电在公共电网上产生的强感应电压，又会在公共电网的用电设备入口带来很高的残压，在击穿浪涌电压抑制模块的同时也会造成用电设备的过电压损坏。

[0004] 本发明提出的一种弱电设备防雷击保护装置，能更好的对用电设备起到保护作用，不会被雷击坏。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种弱电设备防雷击保护装置，包括依次连接的雷电波接收处理单元、通信单元、执行单元及控制开关单元，所述雷电波接收处理单元包括天线、放大电路、微控制单元和光电转换电路，其中，
天线，用于接收空间云团放电时产生的电磁波信号；
放大电路，对天线接收的电磁波信号进行放大处理；
微控制单元，对放大之后的信号进行智能判断；
光电转换电路是将微控制单元处理后的电信号转换为光信号，此信号由通信单元传输至执行单元；
执行单元对电信号进行智能判断，判断出确有一定强度的雷电信号时，执行单元会输出信号来控制控制开关单元。

[0006] 进一步的，还包括供电设备，所述供电设备包括太阳能电池组件和蓄电池组，太阳能电池组件与蓄电池组电性连接，所述蓄电池组与雷电波接收处理单元及通信单元电性相连。

[0007] 进一步的，所述天线为均匀辐射的全向天线。

[0008] 进一步的，所述控制开关单元包括交流接触器、交流接触器控制端子和需要被保护的用电设备。

[0009] 进一步的，还包括浪涌电压抑制模块，所述浪涌电压抑制模块置于控制开关单元的前端，另一端则连接到被保护弱电设备的接地网上。

[0010] 进一步的，所述浪涌电压抑制模块为氧化锌浪涌电压抑制模块。

[0011] 由上述技术方案可知，本发明的弱电设备防雷击保护装置利用雷电过程的位置时间差来为执行单元控制赢得时间（雷电形成过程即云团放电的特点是从高空到低空，从远端到近地，本发明的保护装置就是在雷电过程还在较远的地方发生还不致于对被保护的用电设备造成损害时提前动作）。上述防雷保护装置是利用云团放电的位置，顺序特点，即云团放电从位置上讲，先从高空云团间放电，再到高空云团放电和低空云团间放电和云团对大地放电；或云团在水平方向上由远方云团放电到附近云团间放电，和云团对地放电的特点。在云团在高处或远方开始放电产生时，在还不会对用电设备造成雷击事故时，通过雷电波接收处理单元设备接收到较弱（一定强度的）的电磁波时，及时切断用电设备与公共电网间的连接，使用电设备包括为之服务的避雷针、接地网等形成一个相对独立的等电位体，并将此状态持续一段时间，在此期间即使是云团直接击中避雷针，由于用电设备、避雷针和接地网形成一个相对独立的法拉第等电位体，在等电位体内的所有设备以及设备内部的分电路之间没有大的电位差出现，所以就不会造成设备与设备之间以及设备内部的分电路之间因较大的电位差而造成雷击损坏。而用电设备对公共电网远端的巨大跨步电压可以通过浪涌电压抑制模块直接对电网远端放电（如在未切断用电设备与公共电网连接的情况下该电压多说会把用电设备与公共电网连接部位击穿损坏，其也是对用电设备造成损害最大最多的原因。）而在用电设备附近对公共电网的直击雷或近地感应雷在电网中感应出强电压，同样可能对用电设备造成雷击事故，可以通过调整雷电感应器的感应灵敏度，使之在还不会对用电设备造成雷击事故发生的情况下提前切断用电设备与公共电网的连接。当可以造成雷击事故的强击雷在附近的电网中出现时，因为提前切断公共电网与用电设备的连接，切断电网中的强电压对用电设备的伤害通路，而此时跨接在电网输入端与接地网之间的浪涌电压抑制模块正好为电网中的感应强电压提供了对地的泄放通路，从而也避免了公共电网中的感应雷电压对用电设备的损害。附图说明

[0012] 图1是本发明的结构示意图。

[0013] 下面结合附图对本发明做进一步说明：如图1所示，本实施例所述的弱电设备防雷击保护装置将天线、太阳能电池板、雷电波接收处理单元、通信单元即光纤通信和执行单元、执行控制开关单元置于弱电设备保护避雷针的保护范围之内，其周边和上方不要有阻挡，用光纤将雷电波接收处理单元和执行单元进行连接。

[0014] 雷电波接收处理单元包括天线、放大电路、微控制单元和光电转换电路组成。其中天线为均匀辐射的全向天线，用于接收空间云团放电时产生的电磁波信号。放大电路是对天线接收的电磁波信号进行放大处理。微控制单元为一内置程序的单片机，对放大之后的信号进行智能判断。光电转换电路是将微控制单元处理后的电信号转换为光信号。此信号由通信单元传输至执行单元。雷电波接收处理单元还与供电设备和通信设备电性相连。

[0015] 控制开关单元包括交流接触器、交流接触器控制端子和需要被保护的用电设备。执行单元对电信号进行智能判断，判断出确有一定强度的雷电信号时，执行单元会输出信号来控制交流接触器，由交流接触器的控制端子切断被保护的用电设备与公共电网的电路连接，从而使被保护设备与外部电路实现物理链路的切割。

[0016] 执行单元可以在任由雷电发生的情况下，强行接入公共电网，使公共电网对其供电。

[0017] 执行单元和控制开关单元的供电取自被保护的用电设备的后备电源，若被保护的用电设备没有后备电源则应为执行单元和控制开关单元单独建立后备电源，且其电源取自控制开关单元的执行部件的后方。

[0018] 将所有需要保护的设备全部置于执行单元的后端（公共电网为前端）。

[0019] 将浪涌电压抑制模块置于控制开关单元的前端，另一端则连接到被保护弱电设备的接地网上。公共电网输入端口保护单元为氧化锌浪涌电压抑制模块。避雷针可能在引雷过程中与连接到远端的公共电网间形成很大的跨步电压，有时甚至会击穿执行部件的气隙或是对远端放电，为达到全方位保护弱电设备的目的，在执行部件靠近公网端加装氧化锌浪涌电压抑制模块泄放单元。浪涌抑制模块跨接在公共电网的输入端与被保护设备的接地网之间。

[0020] 被保护的弱电设备应全部布置在接地网的闭环范围之内。

[0021] 所有被保护的弱电设备应保证可靠接地，且应取最短的接地路径。

[0022] 本实施例的弱电设备防雷击保护装置只能保证被保护的用电设备安全，不能保证周边人、畜及建筑物的安全。当雷电还处于高空或者距离被保护设备较远的地方时，该保护装置即通过智能判断提前切断被保护设备与公共电网的电气连接，断电并持续。

[0023] 本实施例的工作原理：在雷电波接收处理单元接收到一定强度带电云团空间放电所产生的电磁波时，雷电波接收处理单元会对电磁波信号智能判断信号强度，判断出有一定强度的电磁波信号时将电信号由光电转换电路转换成光信号，通过光纤通信发送至执行单元。

[0024] 执行单元收到通信单元传输过来的光信号，通过光电转换电路此光信号转换为电信号，微控制单元会智能读取信号并对其进行智能判断，在针对设备集中且无设备机房的箱式设备时可以省略掉雷电波接收处理单元和通信单元，由天线接收到的电磁波信号直接送至执行单元进行处理，此时执行单元应该由放大电路、微控制单元和控制开关单元组成。

[0025] 当执行单元智能判断出有一定的雷电信号时，会通过控制开关单元切断用电设备与公共电网的电气连接，并持续一段时间的断开状态。

[0026] 控制开关单元在持续切断公共电网对用电设备供电的同时，执行单元会不停检测通信单元是否会传输雷电信号过来。

[0027] 控制开关单元在持续切断公共电网对用电设备供电的过程中，执行单元再次接收到雷电信号，则会继续执行一个持续切断公共电网对用电设备的供电。

[0028] 在控制开关单元持续切断公共电网一段时间之内，执行单元没有检测到雷电信号时，则将持续切断公共电网对用电设备供电状态结束，改为重新对用电设备供电，使其完全恢复正常工作。

[0029] 在特殊情况下，执行单元也可根据用电设备的指令，在仍有雷电信号从通信单元传输过来的情况下，强行将用电设备接入公共电网，特殊情况如：设备此时停止工作可能带来的危害比其处于被保护状态造成的损失更大。

[0030] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。