[實用新型]基于大氣濕度的雷電流監測系統

有效

• 申請號: 201320764588.9
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN203587664U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張波;張亞萍;康文斌;梅剛;戴敏;王磊
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本實用新型涉及一種雷電流檢測系統，具體涉及一種基于大氣濕度的雷電流監測系統。

背景技術

當前造成電力系統故障的自然環境因素中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的抵御雷電以及防護雷電感應產生的電磁暫態過程沖擊已成為電力系統雷電防護中迫切解決的技術難題。尋求電力系統雷電防護方法必須建立在對雷電的放電過程和雷電流的各項參數具備充分認識和了解的基礎上。

雷電流參數的測量是進行雷電特性研究的基礎工作，同時雷電流參數的測量對探討防雷對策，提高防雷設施性能，評價防雷設施對各種設備及建筑物的保護范圍以及分析雷害事故，區分事故責任，具有十分重要的意義。現有技術中雷電流參數的研究方法主要為模擬和仿真方法，而對自然界的雷電流參數，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；

獲取自然界雷電參數的測量方法包括遙測和直接測量兩種方式。遙測是利用雷電探測天線探測從遠處傳播過來的雷電電磁波并以此反推雷電流幅值和波形的雷電流參數測量方式。由于雷電探測天線遠離雷電發生點，雷電電磁波在傳播過程中，受地形、建筑物等影響，存在不同程度的衰減和色散，因此，通過遙測測量得到的雷電流參數準確度不高。直接測量是在雷擊發生點對雷電流進行直接測量的方式，直擊雷測量的結果最能真實反映雷電流各參數。

直接測量主要采用磁帶磁鋼棒測量的方法，通過磁帶磁鋼棒流過雷電流后的剩磁確定雷電流的幅值大小，由于一個雷電存在多次放電過程，因此磁帶磁鋼棒法只能記錄最大的一次雷電流，測量誤差較大，且該方法不能記錄雷電流發生的時間、陡度，獲取數據不方便，工作量大，至今為止，積累的有用雷電流數據極少。隨著電子技術的發展，現在對雷電流參數的測量都采用電流傳感器加有檢測記錄功能裝置的系統來測量的方法；這種測量方法的優點在于它能夠檢測雷電流的各種特征參數、測量精度高、還能記錄包含全面信息的雷電流波形。

由于雷電流監測系統需要長期在野外運行，通常220伏交流市電很難獲取，因此雷電流監測的難點之一在于監測系統的供電方式。中國發明專利201010156170.0公開的自供能雷電流檢測系統不需要外供電源，發生雷擊時，利用雷電流感應的瞬時能量對檢測系統提供電能；但該瞬時感應的電能要滯后于雷電流起始的時刻，而且能量有限，只能完成幅值、極性基本參數的檢測；波形、陡度、持續時間這些更全面的參數卻無法記錄。中國發明專利200710053751.X公開的輸電線路雷擊在線監測系統采用太陽能加蓄電池供電，GPRS通訊方式，實現了雷電流波形的采集，傳輸自動化操作；但由于存在預觸發，該系統需要不間斷的高速采樣運行，工作耗電量大，對供能要求高，系統結構復雜，維護較困難。如果系統工作消耗的功耗過大，就必須選擇足夠大功率的太陽能板和大容量的蓄電池，這不但增加了系統成本，還增加了裝置所占空間，給安裝帶來了不便。因此，提供一種能夠高效、節能的獲取自然界雷電流參數的實際數據的方法顯得尤為重要。

發明內容

為了滿足現有技術的需要，本實用新型提供了一種基于大氣濕度的雷電流監測系統，所述系統包括分別與電源電路相連的雷電流監測電路與工作模式控制電路；所述雷電流監測電路通過中斷I/O接口與所述工作模式控制電路相連；所述雷電流監測電路通過供電連接開關與所述電源電路相連；所述雷電流監測電路用于采集雷電流，并將其發送到所述工作模式控制電路；所述工作模式控制電路對所述雷電流監測系統進行工作模式切換。

優選的，所述雷電流監測電路包括依次相連的電流傳感器、信號衰減器和限壓保護電路；所述限壓保護電路的一條輸出支線通過觸發電路接入CPLD控制單元，另一條輸出支線依次通過信號跟隨器和高速A/D轉換器接入所述CPLD控制單元；所述CPLD控制單元與SRAM存儲器相連；所述CPLD控制單元通過中斷I/O接口與所述工作模式控制電路相連；

優選的，所述工作模式控制電路包括與ARM處理器連接的濕度傳感器和FLASH存儲器；

所述濕度傳感器用于實時采集大氣濕度；所述FLASH存儲器用于存儲雷電流的檢測參數，包括幅值、極性、波形、陡度和持續時間；所述ARM處理器輸出電源電路調控信號控制所述供電連接開關的通斷；

優選的，所述ARM處理器將所述濕度傳感器采集的大氣濕度參數H_r與大氣濕度閾值H_th進行比較，通過比較結果確定所述雷電流監測系統的工作模式；