[發(fā)明專利]一種基于柔性羅氏線圈的脈沖電流測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710121795.1
• 申請日: 2007-09-14
• 公開（公告）號: CN101135702A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何金良;王輝;陳水明;劉俊
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R19/25;G08C17/02;G08C19/16;G01S1/02;G01S5/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 羅文群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于柔性羅氏線圈的脈沖電流測量裝置，尤其涉及雷電流的測量，屬于電工高壓測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

雷電是自然界經(jīng)常發(fā)生的一種大氣放電現(xiàn)象。當(dāng)較強的雷擊發(fā)生時，其放電通道中會產(chǎn)生高達數(shù)百kA的雷電流。雷電流的產(chǎn)生過程往往伴隨著強烈的電磁現(xiàn)象，會對電力傳輸、電子通信、航空運輸?shù)阮I(lǐng)域帶來較嚴(yán)重的危害。為了有效地深入開展防雷保護、雷電形成機理等相關(guān)方面的研究，如何準(zhǔn)確地測量雷電流的波形是目前亟待解決的問題。

對雷電流特征參數(shù)的研究在電力工業(yè)一直受到較多的關(guān)注，而傳統(tǒng)的研究方法基本是依靠模擬和仿真技術(shù)，由于缺乏自然界實際的雷電流參數(shù)(比如波形、幅值、上升時間、持續(xù)時間等)，加上所建立模型的不準(zhǔn)確性，使得仿真的結(jié)果動輒謬以千里，會對防雷保護的設(shè)計造成誤導(dǎo)。最直接獲取雷電流參數(shù)的方法是測量，目前部分發(fā)達國家在其少數(shù)輸電線路和通訊桿塔上安裝了雷電監(jiān)測裝置，并在運行過程中捕獲了若干雷電流波形。相比之下，我國在雷電流測量方面所做的研究工作比較少。

羅氏線圈是俄羅斯科學(xué)家發(fā)明的一種測試脈沖電流的方法，在高壓實驗室常被用來與示波器結(jié)合起來測試脈沖電流。由于示波器價格昂貴，沒有很好的通訊端口，而且只能自動記錄一次波形，需要人為干預(yù)才能記錄第二次波形，這種測量裝置很難大量應(yīng)用，特別是野外應(yīng)用。而且現(xiàn)有大多數(shù)羅氏線圈的結(jié)構(gòu)為硬殼結(jié)構(gòu)，即外殼是一種很厚的金屬屏蔽用的外殼，在使用時，被測結(jié)構(gòu)需要解開后穿過羅氏線圈，即線圈是無法打開的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于柔性羅氏線圈的脈沖電流測量裝置，采用柔性羅氏線圈，結(jié)合高速數(shù)據(jù)采集裝置，利用GPS全球定位系統(tǒng)，借助GPRS無線數(shù)據(jù)通訊模塊，以實現(xiàn)對脈沖電流進行測量的功能。

本發(fā)明提出的基于柔性羅氏線圈的脈沖電流測量裝置，包括：

柔性羅氏線圈，用于對被測載流導(dǎo)體進行脈沖電流測量，被測載流導(dǎo)體穿過柔性羅氏線圈，柔性羅氏線圈輸出端與積分器相連；

積分器，用于對上述柔性羅氏線圈輸出的信號進行積分還原，以得到與被測脈沖電流的導(dǎo)數(shù)成比例的模擬信號，積分器的輸出端與數(shù)據(jù)采樣模塊的輸入端相連；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于對上述積分器輸出的模擬信號進行調(diào)理，利用A/D把模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，然后把數(shù)字信號暫時儲存在儲存器中；

中央處理器，用于對A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號進行運算處理，以得到被測脈沖信號，中央處理器分別與無線通訊模塊和全球定位系統(tǒng)模塊相連；

無線通訊模塊，用于與外界通訊，無線通訊模塊與中央處理器相連；

全球定位系統(tǒng)模塊，用于對中央處理器的時鐘時間進行標(biāo)定，全球定位系統(tǒng)模塊與中央處理器相連。

上述測量裝置中的羅氏線圈，包括：套管、金屬屏蔽層、柔性骨架、線圈、導(dǎo)電芯線和積分器。套管、金屬屏蔽層和柔性骨架依次由外向內(nèi)同心相對固定成為圓環(huán)，在圓環(huán)的一側(cè)為一開口。線圈繞在柔性骨架上，導(dǎo)電芯線埋在柔性骨架中，線圈的一端與測量裝置中積分器的一端相連接，線圈的另一端通過柔性骨架中的導(dǎo)電芯線與測量裝置中積分器的另一端相連接。

本發(fā)明提出的基于柔性羅氏線圈的脈沖電流測量裝置，其優(yōu)點是將成熟的高速采樣技術(shù)用于該裝置，與實驗室的專用測量裝置相比價格低廉，便于廣泛應(yīng)用，如在野外大規(guī)模測量自然雷電流波形。本發(fā)明裝置利用GPRS無線傳輸模塊，將數(shù)字信號傳送至遠程終端，這樣有利于將該設(shè)備安裝在人跡罕至的地區(qū)，減少人為提取雷電流波形所要耗費的人力和物力。同時，本發(fā)明裝置采用了GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)對雷擊點定位，并為測量系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)以記錄雷擊時間。本發(fā)明測量裝置中采用了柔性羅氏線圈，并設(shè)計成開口式，該結(jié)構(gòu)就像一條線，可隨意彎曲，在使用時，不必解開被測結(jié)構(gòu)，只要將柔性線圈圍著被測結(jié)構(gòu)繞一圈(或多圈)，再將柔性線圈首末端通過接插件進行連接，從而使羅氏線圈具有良好的柔韌性，易于安裝與拆卸，精巧輕便，安裝十分方便簡單，適用于野外使用，與已有的硬性羅氏線圈相比，大大擴展了羅氏線圈的應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的脈沖電流測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明測量裝置中所用的柔性羅氏線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明柔性線圈中積分器的電路原理圖。

圖2中，1是載流導(dǎo)體，2是熱縮套管，3是金屬屏蔽層，4是柔性骨架，5是繞在柔性骨架上的線圈，6是導(dǎo)電芯線，作為線圈回線使用，7是積分器。

具體實施方式

本發(fā)明提出的基于柔性羅氏線圈的脈沖電流測量裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：