一種輸電線路多通道雷電流記錄裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種輸電線路多通道雷電流記錄裝置,屬于高電壓試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。包括:多個(gè)金屬棒、多個(gè)雷電流傳感器、信號(hào)處理模塊和太陽(yáng)能電池板。多個(gè)金屬棒置于輸電線路桿塔的頂部,多個(gè)雷電流傳感器套裝在金屬棒上,多個(gè)雷電流傳感器分別通過(guò)電磁耦合將接收到的雷電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),完成信號(hào)的采集記錄。多個(gè)金屬棒、多個(gè)雷電流傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與信號(hào)處理模塊相連接。太陽(yáng)能電池板置于輸電線路桿塔上,太陽(yáng)能電池板為信號(hào)處理模塊提供電源。本記錄裝置簡(jiǎn)單易用,操作簡(jiǎn)便,管理人員在辦公室就可及時(shí)、準(zhǔn)確地了解到雷電流特征參數(shù)。而且檢測(cè)過(guò)程具有準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)性,記錄信號(hào)質(zhì)量有保證,使雷電流信號(hào)的記錄更加可靠。
【專利說(shuō)明】一種輸電線路多通道雷電流記錄裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種輸電線路多通道雷電流記錄裝置,屬于高電壓試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)3000?4000人,財(cái)產(chǎn)損失更是達(dá)到驚人的200億元,雷電災(zāi)害已成為破壞性日趨嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一。雷電帶來(lái)的電磁暫態(tài)現(xiàn)象屬于電磁污染范圍,而電磁污染是世界公認(rèn)的繼水質(zhì)污染、大氣污染、噪聲污染之后的第四大污染。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的現(xiàn)代化,對(duì)鐵路、航空、金融、電力、電信、電視、網(wǎng)絡(luò)等服務(wù)系統(tǒng)和設(shè)施可靠性及服務(wù)質(zhì)量要求也越來(lái)越高,人類活動(dòng)對(duì)這些公用事業(yè)的依賴性也越來(lái)越大,對(duì)雷電防護(hù)提出了更高的要求,因此對(duì)雷電流準(zhǔn)確測(cè)量顯得越來(lái)越重要。
[0003]從電力系統(tǒng)的角度出發(fā),雷電已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)故障的最主要原因,無(wú)論是線路、變電站還是用電設(shè)備,如何使它們能夠更好地抵御雷電和雷電感應(yīng)產(chǎn)生的電磁暫態(tài)過(guò)程的沖擊是電力系統(tǒng)雷電防護(hù)中最為關(guān)心的問(wèn)題,這需要建立在對(duì)雷電的放電過(guò)程和雷電流的各項(xiàng)參數(shù)有充分認(rèn)識(shí)和了解的基礎(chǔ)上。
[0004]目前對(duì)雷電流特征參數(shù)的研究大都依靠模擬和仿真的方法,而對(duì)自然界的雷電流特征參數(shù),包括波形、幅值、上升時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等都缺少實(shí)際數(shù)據(jù)。如何能夠獲得真實(shí)的雷電流數(shù)據(jù),這對(duì)于雷電放電過(guò)程的認(rèn)識(shí)和雷電流及其空間場(chǎng)的研究都十分有意義。而獲得自然界雷電參數(shù)最直接的方法就是測(cè)量,以現(xiàn)在最常見(jiàn)的人工火箭引雷或者自然雷直擊高大物體為例,都是將測(cè)量裝置的探頭置于雷電流入地通道上,而將主機(jī)置于通道附近或者室內(nèi)進(jìn)行測(cè)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(jí),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(cè)量探頭能夠滿足大的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍和寬的頻率響應(yīng)是最為關(guān)心的問(wèn)題,羅氏線圈是目前比較通用的選擇,它可以滿足上述兩點(diǎn)的要求,而且它的性能已經(jīng)為很多實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。
[0005]因?yàn)槔纂娛且环N隨機(jī)程度很高的自然現(xiàn)象,所以要大量的測(cè)量雷電流參數(shù),最好的方法就是大量的安裝測(cè)量裝置,但是受到各種實(shí)際條件的制約,這樣的做法顯然是不合適的,所以在測(cè)量裝置安裝地點(diǎn)的選擇上首先要考慮以往的雷電活動(dòng)規(guī)律,特別是雷擊點(diǎn)的分布規(guī)律和雷擊次數(shù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。根據(jù)不同的雷電活動(dòng)強(qiáng)度可以將測(cè)量地點(diǎn)劃分為多雷擊區(qū)域和少雷擊區(qū)域,比如通信基站的信號(hào)塔,廣播電視發(fā)射塔這些獨(dú)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(qū)域。所以在這些地點(diǎn)安裝相對(duì)較復(fù)雜,數(shù)據(jù)記錄能力較強(qiáng)的測(cè)量裝置。而在其它的少雷擊區(qū)域可以選擇記錄功能較單一(只記錄幅值),結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,造價(jià)較低的測(cè)量裝置。這樣可以充分利用可用的測(cè)量資源,最大限度地測(cè)量和收集自然界雷電流的參數(shù)信息。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提出一種輸電線路多通道雷電流記錄裝置,對(duì)已有的記錄裝置進(jìn)行改進(jìn),以實(shí)現(xiàn)多通道雷電流測(cè)量,并應(yīng)用于野外環(huán)境中運(yùn)行的高壓輸電線路雷擊情況的實(shí)時(shí)在線記錄。
[0007]本實(shí)用新型提出的輸電線路多通道雷電流記錄裝置,包括:多個(gè)金屬棒、多個(gè)雷電流傳感器、信號(hào)處理模塊和太陽(yáng)能電池板;所述的多個(gè)金屬棒置于輸電線路桿塔的頂部,所述的多個(gè)雷電流傳感器套裝在金屬棒上,多個(gè)雷電流傳感器分別通過(guò)電磁耦合將接收到的雷電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),完成信號(hào)的采集;所述的多個(gè)金屬棒、多個(gè)雷電流傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與信號(hào)處理模塊相連接;所述的太陽(yáng)能電池板置于輸電線路桿塔上,太陽(yáng)能電池板為信號(hào)處理模塊提供電源。
[0008]本實(shí)用新型提出的輸電線路多通道雷電流記錄裝置,其優(yōu)點(diǎn)是:
[0009](I)本實(shí)用新型的雷電流記錄裝置簡(jiǎn)單易用,專家系統(tǒng)界面友好易懂,操作簡(jiǎn)便,管理人員在辦公室就可及時(shí)、準(zhǔn)確地了解到雷電流特征參數(shù)。
[0010](2)本實(shí)用新型的雷電流記錄裝置,具有準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)性,該裝置通過(guò)連接GPRS網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了記錄裝置與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的無(wú)線通信,因此覆蓋范圍廣,記錄信號(hào)質(zhì)量有保證,可以確保遠(yuǎn)程通訊的實(shí)時(shí)性。
[0011](3)本實(shí)用新型的雷電流記錄裝置,具有良好的可擴(kuò)展性,通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò),使多通道雷電流記錄裝置不受電網(wǎng)規(guī)模的影響,可以根據(jù)需要,在不同的記錄地點(diǎn)安裝,方便地增加記錄點(diǎn),使雷電流信號(hào)的記錄更加可靠。
[0012](4)本實(shí)用新型的雷電流記錄裝置,利用太陽(yáng)能電池供電,便于記錄裝置的運(yùn)行和維護(hù)。
[0013](5)本實(shí)用新型的記錄裝置,利用GPRS網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)輸電線路雷電特征參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控,管理人員只需在辦公室,就可及時(shí)、準(zhǔn)確地了解到雷電流的特征參數(shù)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型提出的輸電線路多通道雷電流記錄裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖1中,I是金屬棒,2是雷電流傳感器,3是信號(hào)處理模塊,4是太陽(yáng)能電池板。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本實(shí)用新型提出的輸電線路多通道雷電流記錄裝置,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括:多個(gè)金屬棒1、多個(gè)雷電流傳感器2、信號(hào)處理模塊3和太陽(yáng)能電池板4。多個(gè)金屬棒I置于輸電線路桿塔的頂部,多個(gè)雷電流傳感器2套裝在金屬棒I上,多個(gè)雷電流傳感器2分別通過(guò)電磁耦合將接收到的雷電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),完成信號(hào)的采集。多個(gè)金屬棒1、多個(gè)雷電流傳感器2分別通過(guò)信號(hào)線與信號(hào)處理模塊3相連接,太陽(yáng)能電池板4置于輸電線路桿塔上,太陽(yáng)能電池板4為信號(hào)處理模塊3提供電源。
[0017]本實(shí)用新型的雷電流記錄裝置中,所用的雷電流傳感器、信號(hào)處理模塊、太陽(yáng)能電池板和蓄電池,都可以由北京恒源利通公司生產(chǎn),其中,信號(hào)處理模塊的型號(hào)為EPL-1,太陽(yáng)能電池板的型號(hào)為TPT-100W,蓄電池的型號(hào)為NP24-12。與本記錄裝置相配的計(jì)算機(jī)選用Windows XP以上系統(tǒng),并需安裝由北京恒源利通公司開(kāi)發(fā)的雷電流采集裝置監(jiān)控管理軟件。[0018]本實(shí)用新型的雷電流記錄裝置,包括柔性羅氏線圈和積分器,通過(guò)電磁耦合把大的雷電流轉(zhuǎn)化為低電壓信號(hào)。羅氏線圈傳感器具有以下的優(yōu)點(diǎn):絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)易燃易爆等危險(xiǎn),能夠保證該雷電流記錄系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行;采集線圈無(wú)鐵心,消除了鐵磁飽和等問(wèn)題,同時(shí)頻率范圍寬,能夠保證該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的精度和頻率寬度符合雷電流采集的要求;低壓側(cè)無(wú)過(guò)電壓危險(xiǎn),可以使該系統(tǒng)與高壓線路隔離,避免了設(shè)備過(guò)壓損壞和人員觸電危險(xiǎn);體積小、造價(jià)低,使得該系統(tǒng)更易于大量生產(chǎn)和廣泛安裝。
[0019]本實(shí)用新型記錄裝置的工作原理是,羅氏線圈對(duì)電流進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換。羅氏線圈是均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈,輸出信號(hào)是電流對(duì)時(shí)間的微分。通過(guò)一個(gè)對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分的電路,就可以真實(shí)還原輸入電流。該線圈具有電流可實(shí)時(shí)測(cè)量、響應(yīng)速度快、不會(huì)飽和、幾乎沒(méi)有相位誤差的特點(diǎn),可應(yīng)用于對(duì)雷電流的實(shí)時(shí)測(cè)量。
[0020]當(dāng)雷擊桿塔時(shí),雷電流沿地線向兩邊傳播,當(dāng)雷電流通過(guò)套裝在地線上的羅氏線圈時(shí),線圈產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào),經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊的積分電路,產(chǎn)生與輸入電流成正比、波形一致的電壓信號(hào)。通過(guò)電路的連接,該電壓信號(hào)被送至信號(hào)處理模塊的中央處理器進(jìn)行高速采集和處理,經(jīng)過(guò)緩存器緩存,通過(guò)處理器判斷數(shù)據(jù)是否由雷電流產(chǎn)生,最后將緩存中處理好的雷電流數(shù)據(jù),結(jié)合GPS測(cè)得的時(shí)間、位置參數(shù),經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到Internet上的后臺(tái)主站計(jì)算機(jī),完成整個(gè)裝置的工作流程。
[0021]本實(shí)用新型的記錄裝置,所有外露信號(hào)傳遞導(dǎo)線均采用雙層屏蔽線,其中外層屏蔽在靠近鐵塔絕緣子的鐵頭接地,而內(nèi)層屏蔽在記錄裝置位置接地。除雷電流傳感器外,整個(gè)記錄裝置都置于完全屏蔽的屏蔽盒中,而對(duì)于雷電流傳感器的輸入接口,也采用了防滲、防干擾等措施,以確保信號(hào)接口的可靠性。由于本記錄裝置的工作環(huán)境除了有強(qiáng)電場(chǎng)干擾夕卜,還存在強(qiáng)磁場(chǎng)干擾,所以本記錄裝置特別采用雙層屏蔽線引入采集到的信號(hào),屏蔽盒內(nèi)層隔離的方法,防止強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。
【權(quán)利要求】
1.一種輸電線路多通道雷電流記錄裝置,其特征在于,該記錄裝置包括:多個(gè)金屬棒、多個(gè)雷電流傳感器、信號(hào)處理模塊和太陽(yáng)能電池板;所述的多個(gè)金屬棒置于輸電線路桿塔的頂部,所述的多個(gè)雷電流傳感器套裝在金屬棒上,多個(gè)雷電流傳感器分別通過(guò)電磁耦合將接收到的雷電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),完成信號(hào)的采集;所述的多個(gè)金屬棒、多個(gè)雷電流傳感器分別通過(guò)信號(hào)線與信號(hào)處理模塊相連接;所述的太陽(yáng)能電池板置于輸電線路桿塔上,太陽(yáng)能電池板為信號(hào)處理模塊提供電源。
【文檔編號(hào)】G01R15/20GK203587670SQ201320629807
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】彭瓏, 余占清, 趙媛, 李 雨, 王運(yùn)超, 王澤眾, 陳水明, 何金良, 曾嶸, 端木林楠, 牛曉民, 王萍 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華北電網(wǎng)有限公司, 清華大學(xué)