[發明專利]一種輸電線路多通道雷電流監測裝置

有效

• 申請號: 201310474043.9
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103558448A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李雨;余占清;王運超;王澤眾;彭瓏;趙媛;陳水明;何金良;曾嶸;端木林楠;牛曉民;王萍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;華北電力科學研究院有限責任公司;華北電網有限公司;清華大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R15/20;G08C17/02;G01S19/42
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種輸電線路多通道雷電流監測裝置，屬于高電壓試驗設備及測量技術領域。

背景技術

據不完全統計，我國每年因雷擊造成人員傷亡達3000～4000人，財產損失更是達到驚人的200億元，雷電災害已成為破壞性日趨嚴重的氣象災害之一。雷電帶來的電磁暫態現象屬于電磁污染范圍，而電磁污染是世界公認的繼水質污染、大氣污染、噪聲污染之后的第四大污染。隨著工農業生產和人民生活的現代化，對鐵路、航空、金融、電力、電信、電視、網絡等服務系統和設施可靠性及服務質量要求也越來越高，人類活動對這些公用事業的依賴性也越來越大，對雷電防護提出了更高的要求，因此對雷電流準確測量顯得越來越重要。

從電力系統的角度出發，雷電已經成為了電力系統故障的最主要原因，無論是線路、變電站還是用電設備，如何使它們能夠更好地抵御雷電和雷電感應產生的電磁暫態過程的沖擊是電力系統雷電防護中最為關心的問題，這需要建立在對雷電的放電過程和雷電流的各項參數有充分認識和了解的基礎上。

目前對雷電流特征參數的研究大都依靠模擬和仿真的方法，而對自然界的雷電流特征參數，包括波形、幅值、上升時間、持續時間等都缺少實際數據。如何能夠獲得真實的雷電流數據，這對于雷電放電過程的認識和雷電流及其空間場的研究都十分有意義。而獲得自然界雷電參數最直接的方法就是測量，以現在最常見的人工火箭引雷或者自然雷直擊高大物體為例，都是將測量裝置的探頭置于雷電流入地通道上，而將主機置于通道附近或者室內進行測量和記錄的。但由于雷電流幅值往往很高，基本為千安培量級，且上升沿往往只有幾百納秒到幾微秒，所以選擇什么樣的測量探頭能夠滿足大的動態測量范圍和寬的頻率響應是最為關心的問題，羅氏線圈是目前比較通用的選擇，它可以滿足上述兩點的要求，而且它的性能已經為很多實驗所證實。

因為雷電是一種隨機程度很高的自然現象，所以要大量的測量雷電流參數，最好的方法就是大量的安裝測量裝置，但是受到各種實際條件的制約，這樣的做法顯然是不合適的，所以在測量裝置安裝地點的選擇上首先要考慮以往的雷電活動規律，特別是雷擊點的分布規律和雷擊次數的統計規律。根據不同的雷電活動強度可以將測量地點劃分為多雷擊區域和少雷擊區域，比如通信基站的信號塔，廣播電視發射塔這些獨立、高大的建筑物，以及容易遭受雷擊的輸電線路的局部和某些變電站，這些都屬于高雷擊區域。所以在這些地點安裝相對較復雜，數據記錄能力較強的測量裝置。而在其它的少雷擊區域可以選擇記錄功能較單一（只記錄幅值），結構較為簡單，造價較低的測量裝置。這樣可以充分利用可用的測量資源，最大限度地測量和收集自然界雷電流的參數信息。

發明內容

本發明目的是提出一種輸電線路多通道雷電流監測裝置，對已有的監測裝置進行改進，以實現多通道雷電流測量，并應用于野外環境中運行的高壓輸電線路雷擊情況的實時在線監測。

本發明提出的輸電線路多通道雷電流監測裝置，包括：多個金屬棒、多個雷電流傳感器、信號處理模塊和太陽能電池板；所述的多個金屬棒置于輸電線路桿塔的頂部，所述的多個雷電流傳感器套裝在金屬棒上，多個雷電流傳感器分別通過電磁耦合將接收到的雷電流轉化為電壓信號，完成信號的采集；所述的多個金屬棒、多個雷電流傳感器分別通過信號線與信號處理模塊相連接；所述的太陽能電池板置于輸電線路桿塔上，太陽能電池板為信號處理模塊提供電源；

所述的信號處理模塊包括：

全球導航系統，用于通過全球導航系統對雷電流進行同步定位，確定雷電流發生的時間和地址，并將雷電流發生的時間和地址信息發送給中央數據處理器，全球導航系統與中央數據處理器相連；

中央數據處理器，用于分別接收雷電流傳感器的電壓信號，設定一個電壓幅值的閾值以及電壓上升時間的閾值，根據設定閾值，對采集的電壓信號進行判斷，若電壓信號的電壓幅值高于設定閾值，或電壓上升時間小于設定閾值，則判定該電壓信號為由雷電流引起，并記錄該電壓信號，通過網絡將該電壓信號發送至計算機，同時接收全球導航系統發送的雷電流發生的時間和地址；

計算機，用于接收來自中央處理器的電壓信號以及雷電流發生的時間和地址，并對信號進行存儲和處理，根據處理結果對雷電流監測裝置進行遠程控制，保證雷電流監測裝置正常運行。

本發明提出的輸電線路多通道雷電流監測裝置，其優點是：

（1）本發明的雷電流監測裝置簡單易用，專家系統界面友好易懂，操作簡便，管理人員在辦公室就可及時、準確地了解到雷電流特征參數。