防雷設施雷擊檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供的一種防雷設施雷擊檢測裝置，包括設置于防雷設施的用于對雷擊電流進行檢測的檢測模塊和設置于防雷設施的取能模塊；所述檢測模塊耦合設置于防雷設施的電流傳感器、與電流傳感器電連接的限壓保護單元Ⅰ、與限壓保護單元Ⅰ電連接的峰值保持電路、與峰值保持電路電連接的控制電路以及與所述控制電路電連接的時鐘電路；所述取能模塊為控制電路提供工作用電，所述取能模塊包括耦合設置于防雷設施的取能線圈和與所述取能線圈電連接的取能處理電路，所述取能處理電路的輸出端與所述控制電路電連接；能夠對雷擊電流的參數特性進行準確實時的檢測，準確性高，不需要外部電力供應就能夠對雷擊電流進行檢測，可靠性高，并且與電網的一次側完全隔離，具有良好的安全特性。
【專利說明】 防雷設施雷擊檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種防雷設施雷擊檢測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的發展，電力系統電壓等級及規模隨之迅速發展和擴大，因而電力系統架空輸電線路分布廣闊，很容易遭受雷電的侵襲，對于變電站和建筑物也常常遭受雷電的侵襲，由于雷電發生的隨機性和短暫性，因此準確定位雷電流發生的時間及參數特性尤為重要。雷電流的參數特性對防雷對策，提高防雷設施性能，評價防雷設施對各種設備及變電站和建筑物的保護范圍以及分析雷害事故都具有十分重要的意義。
[0003]雷電流參數的測量有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等雷電流參數的測量方式；由于雷電探測天線遠離雷電發生點，雷電電磁波傳播過程中，容易受地形、建筑物等影響，存在衰減和色散，因此，通過遙測測量得到的雷電流參數準確度很低。雷電流參數直接測量是在雷擊發生點對雷電流進行直接測量的方式。由于雷擊某一物體發生的概率和時間是不確定的，因此雷電流直接測量隨機性非常大，這就需要一種不但測量準確度高而且成本也較低的裝置。傳統的方式是在在防雷設施上安裝磁鋼棒，利用雷電流產生的磁場使磁鋼棒磁化，由于磁鋼棒具有較強的磁矯特性，所以雷電流通過磁鋼棒后仍能保留較大的剩磁，通過檢測其剩磁的大小來確定被測雷電流幅值的大小，這種方式的優點是成本低便于大量安裝，可以滿足雷擊電流發生隨機性的特點，但缺點是磁鋼棒的配方和生產工藝的分散性，并且磁鋼棒的剩磁受環境的影響也很大，導致測量的準確依然很低，而且這種方式只能記錄在采集時刻最近一次雷擊電流的大小，對于最近一次雷擊之前的數據不能進行采集，獲取數據難度大，工作量也十分巨大。
[0004]因此，需要提出一種新型的防雷設施雷擊檢測裝置，能夠對雷擊電流的參數特性進行準確實時的檢測，準確性高，不需要外部電力供應就能夠對雷擊電流進行檢測，可靠性高，并且與電網的一次側完全隔離，具有良好的安全特性。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的是提供一種防雷設施雷擊檢測裝置，能夠對雷擊電流的參數特性進行準確實時的檢測，準確性高，不需要外部電力供應就能夠對雷擊電流進行檢測，可靠性高，并且與電網的一次側完全隔離，具有良好的安全特性。
[0006]本發明提供的一種防雷設施雷擊檢測裝置，包括設置于防雷設施的用于對雷擊電流進行檢測的檢測模塊和設置于防雷設施的取能模塊；
[0007]所述檢測模塊耦合設置于防雷設施的電流傳感器、與電流傳感器電連接的限壓保護單元1、與限壓保護單元I電連接的峰值保持電路、與峰值保持電路電連接的控制電路以及與所述控制電路電連接的時鐘電路；
[0008]所述取能模塊為控制電路提供工作用電，所述取能模塊包括耦合設置于防雷設施的取能線圈和與所述取能線圈電連接的取能處理電路，所述取能處理電路的輸出端與所述控制電路電連接。
[0009]進一步，所述取能處理電路包括與取能線圈電連接的整流濾波電路、與整流濾波電路電連接的限壓保護單元I1、與限壓保護單元II電連接的穩壓單元、與穩壓單元電連接的DC/DC電路，所述DC/DC電路輸出端與控制電路電連接。
[0010]進一步，所述限壓保護單元I和限壓保護單元II電路結構相同，所述限壓保護單元I包括電阻R1、電阻R2、二極管DO以及三極管Ql ；
[0011]所述電阻Rl的一端作為限壓保護單元I的正輸入端與電流傳感器輸出端電連接，另一端與三極管Ql的集電極電連接，所述電阻Rl與三極管Ql的集電極公共連接點通過電阻R2電連接于三極管Ql的發射極，所述三極管Ql的基極電連接于二極管DO的正極，二極管DO的負極電連接于電阻Rl與三極管Ql的公共連接點，電阻R2與三極管Ql的發射極的公共連接點作為限壓保護單元I的負輸入端，所述三極管Ql的集電極作為限壓保護單元I的輸出端。
[0012]進一步，所述峰值保持電路包括正峰值保持電路和負峰值保持電路；
[0013]所述正峰值保持電路包括二極管Dl、電阻R5、電阻R7和電容C2，二極管Dl的負極通過電阻R5連接到控制電路，二極管Dl的負極還通過電容C2接地，電阻R5與控制電路的公共連接點通過電阻R7接地；
[0014]所述負峰值保持電路包括二極管D2、電阻R6、電阻R8以及電容C3，所述二極管D2的負極通過電阻R6電連接于控制電路，二極管Dl的負極通過電容C3接地，電阻R6與控制電路的公共連接點通過電阻R8接地；
[0015]所述峰值保持電路還設置有取樣電阻R4，取樣電阻R4的一端作為取樣端與限壓保護單元I輸出端電連接另一端接地，二極管Dl和二極管D2的正極均電連接于取樣電阻R4的取樣端。
[0016]進一步，所述整流濾波單元包括二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6、電容C4、電阻R10、穩壓管TVSl和電容C5 ；
[0017]所述二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6組成整流橋，二極管D3的負極與二極管D4的正極的公共連接點作為整流橋的第一輸入端，二極管D5的負極和二極管D6的正極的公共連接點作為整流橋的第二輸入端，二極管D3的正極和二極管D5的正極的公共連接點為整流橋的第二輸出端，二極管D4的負極和二極管D6的負極的公共連接點作為整流橋的第一輸出端；整流橋的第一輸入端和第二輸入端之間接有用于防止雷電流沖擊的電阻R9 ；電容C4和電阻RlO并聯后電連接于整流橋的第一輸出端和第二輸出端之間，整流橋的輸出端與穩壓管TVSl的負極電連接，穩壓管TVSl的正極接地，整流橋的輸出端還通過電容C5接地。
[0018]進一步，:所述穩壓單元為穩壓芯片Max5035。
[0019]進一步，所述DC/DC電路為轉換芯片TL7660。
[0020]進一步，所述控制電路為單片機。
[0021]進一步，所述檢測模塊還包括與所述控制電路電連接的數據存儲單元。
[0022]本發明的有益效果:本發明的防雷設施能夠對雷擊電流的參數特性進行準確實時的檢測，準確性高，不需要外部電力供應就能夠對雷擊電流進行檢測，可靠性高，并且與電網的一次側完全隔離，具有良好的安全特性；并且本發明工作不需外部供電，運行穩定，響應速度快，能夠確保對雷擊長期穩定地實時監測；更為重要的是，由于檢測模塊和取能模塊的共同作用，在兩個模塊均為正常狀態時，控制電路對取能模塊輸出的雷擊電流的參數特性以及雷擊次數進行處理并記錄，而且當取能模塊向控制電路供電時，控制電路同樣對雷擊次數進行記錄，便于后續對雷擊歷史進行比對驗證，確保檢測準確性，便于對被防護設備進行有效地保護以及提升防雷設施性能；當檢測模塊因故停止工作時，控制電路通過取能模塊同樣可以對雷擊次數進行記錄，雖然不能記錄雷擊電流的具體參數，但是能夠對雷擊的歷史次數進行有效記錄。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述:
[0024]圖1為本發明的原理框圖。
[0025]圖2為本發明的限壓保護單元的電路原理圖。
[0026]圖3為本發明的峰值保持電路的電路原理圖。
[0027]圖4為本發明的整流濾波單元的電路原理圖。
[0028]圖5為本發明的穩壓單元的電路原理圖。
[0029]圖6為本發明的DC/DC單元電路原理圖。
[0030]圖7為本發明的檢測模塊雷擊電流輸入波形。
[0031]圖8為本發明的檢測模塊的輸出波形。
[0032]圖9為本發明的取能模塊雷擊電流輸入波形。
[0033]圖10為本發明的取能模塊輸出波形。
【具體實施方式】
[0034]圖1為本發明的原理框圖，圖2為本發明的限壓保護單元的電路原理圖，圖3為本發明的峰值保持電路的電路原理圖，圖4為本發明的整流濾波單元的電路原理圖，圖5為本發明的穩壓單元的電路原理圖，圖6為本發明的DC/DC單元電路原理圖，圖7為本發明的檢測模塊雷擊電流輸入波形，圖8為本發明的檢測模塊的輸出波形，圖9為本發明的取能模塊雷擊電流輸入波形，圖10為本發明的取能模塊輸出波形，其中，圖1中的導線是指避雷針或者避雷器；如圖所示:
[0035]本發明提供的一種防雷設施雷擊檢測裝置，包括設置于防雷設施的用于對雷擊電流進行檢測的檢測模塊和設置于防雷設施的取能模塊；
[0036]所述檢測模塊耦合設置于防雷設施的電流傳感器、與電流傳感器電連接的限壓保護單元1、與限壓保護單元I電連接的峰值保持電路、與峰值保持電路電連接的控制電路以及與所述控制電路電連接的時鐘電路；所述控制電路為單片機，可采用現有的單片機，比如 STC12C2051, SST89E516 等；
[0037]所述取能模塊為控制電路提供工作用電，所述取能模塊包括耦合設置于防雷設施的取能線圈和與所述取能線圈電連接的取能處理電路，所述取能處理電路的輸出端與所述控制電路電連接，其中，取能線圈為羅氏線圈；本發明的防雷設施能夠對雷擊電流的參數特性進行準確實時的檢測，準確性高，不需要外部電力供應就能夠對雷擊電流進行檢測，可靠性高，并且與電網的一次側完全隔離，具有良好的安全特性；并且本發明工作不許外部供電，運行穩定，能夠確保對雷擊長期穩定地實時監測；更為重要的是，由于檢測模塊和取能模塊的共同作用，在兩個模塊均為正常狀態時，控制電路對取能模塊輸出的雷擊電流的參數特性以及雷擊次數進行處理并記錄，而且當取能模塊向控制電路供電時，控制電路同樣對雷擊次數進行記錄，便于后續對雷擊歷史進行比對驗證，確保檢測準確性，便于對被防護設備進行有效地保護以及提升防雷設施性能；當檢測模塊因故停止工作時，控制電路通過取能模塊同樣可以對雷擊次數進行記錄，雖然不能記錄雷擊電流參數，但是能夠對雷擊的歷史次數進行有效記錄。
[0038]本實施例中，所述取能處理電路包括與取能線圈電連接的整流濾波電路、與整流濾波電路電連接的限壓保護單元I1、與限壓保護單元II電連接的穩壓單元、與穩壓單元電連接的DC/DC電路，所述DC/DC電路輸出端與控制電路電連接，所述穩壓單元為穩壓芯片Max5035 ;所述DC/DC電路為轉換芯片TL7660，通過取能電路的作用，使得本裝置不需外部供電，運行穩定，能夠確保對雷擊長期穩定地實時監測，而且還能夠在取樣電路無法工作的情況下，控制電路通過取能模塊同樣可以對雷擊次數進行記錄，在控制電路接收到取能模塊輸出電能啟動工作時，時鐘電路則自動記錄雷擊時間，并且控制電路記錄雷擊次數，雖然不能記錄雷擊電流的具體參數，但是能夠對雷擊的歷史次數進行有效記錄。
[0039]本實施例中，所述限壓保護單元I和限壓保護單元II電路結構相同，所述限壓保護單元I包括電阻R1、電阻R2、二極管DO以及三極管Ql ；
[0040]所述電阻Rl的一端作為限壓保護單元I的正輸入端與電流傳感器輸出端電連接，另一端與三極管Ql的集電極電連接，所述電阻Rl與三極管Ql的集電極公共連接點通過電阻R2電連接于三極管Ql的發射極，所述三極管Ql的基極電連接于二極管DO的正極，二極管DO的負極電連接于電阻Rl與三極管Ql的公共連接點，電阻R2與三極管Ql的發射極的公共連接點作為限壓保護單元I的負輸入端，所述三極管Ql的集電極作為限壓保護單元I的輸出端，通過限壓保護電路的作用，能夠保證本裝置能夠持續穩定工作，避免受到雷擊時的高點壓大電流的沖擊。
[0041 ] 本實施例中，所述峰值保持電路包括正峰值保持電路和負峰值保持電路；
[0042]所述正峰值保持電路包括二極管Dl、電阻R5、電阻R7和電容C2，二極管Dl的負極通過電阻R5連接到控制電路，二極管Dl的負極還通過電容C2接地，電阻R5與控制電路的公共連接點通過電阻R7接地；
[0043]所述負峰值保持電路包括二極管D2、電阻R6、電阻R8以及電容C3，所述二極管D2的負極通過電阻R6電連接于控制電路，二極管Dl的負極通過電容C3接地，電阻R6與控制電路的公共連接點通過電阻R8接地；
[0044]所述峰值保持電路還設置有取樣電阻R4，取樣電阻R4的一端作為取樣端與限壓保護單元I輸出端電連接另一端接地，二極管Dl和二極管D2的正極均電連接于取樣電阻R4的取樣端，通過峰值保持電路，使得本裝置能夠精確地記錄雷擊電流的參數以及反映雷擊電流的波形，便于對雷擊進行有效地分析。
[0045]本實施例中，所述整流濾波單元包括二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6、電容C4、電阻R10、穩壓管TVSl和電容C5 ；
[0046]所述二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6組成整流橋，二極管D3的負極與二極管D4的正極的公共連接點作為整流橋的第一輸入端，二極管D5的負極和二極管D6的正極的公共連接點作為整流橋的第二輸入端，二極管D3的正極和二極管D5的正極的公共連接點為整流橋的第二輸出端，二極管D4的負極和二極管D6的負極的公共連接點作為整流橋的第一輸出端；整流橋的第一輸入端和第二輸入端之間接有用于防止雷電流沖擊的電阻R9 ；電容C4和電阻RlO并聯后電連接于整流橋的第一輸出端和第二輸出端之間，整流橋的輸出端與穩壓管TVSl的負極電連接，穩壓管TVSl的正極接地，整流橋的輸出端還通過電容C5接地。
[0047]本實施例中，所述檢測模塊還包括與所述控制電路電連接的數據存儲單元,能夠對雷擊電路的相關參數進行有效記錄。
[0048]如圖7和圖8為本發明的仿真波形圖，當雷擊時，檢測模塊輸出的波形如圖7所示，檢測模塊輸出波形如圖8所示，由圖中可以看出:當輸入8US/20US雷電流波形時，通過正/負峰值保持電路，可以監測到輸出端的波形為8.5us/20.3us，輸出波形陡度能夠較好的反映輸入波形的陡度，使得檢測結果準確，能夠精確反映雷擊參數。
[0049]如圖9和圖10表示取能模塊的輸入波形和輸出波形，當輸入8us/20us，50kA的雷電流波形時，經過取能單元轉換，獲得輸出電壓為12V左右，此電壓可以經過進一步的穩壓，可最終獲取5V電壓，保證本發明能夠穩定工作。
[0050]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:包括設置于防雷設施的用于對雷擊電流進行檢測的檢測模塊和設置于防雷設施的取能模塊； 所述檢測模塊耦合設置于防雷設施的電流傳感器、與電流傳感器電連接的限壓保護單元1、與限壓保護單元I電連接的峰值保持電路、與峰值保持電路電連接的控制電路以及與所述控制電路電連接的時鐘電路； 所述取能模塊為控制電路提供工作用電，所述取能模塊包括耦合設置于防雷設施的取能線圈和與所述取能線圈電連接的取能處理電路，所述取能處理電路的輸出端與所述控制電路電連接。
2.根據權利要求1所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述取能處理電路包括與取能線圈電連接的整流濾波電路、與整流濾波電路電連接的限壓保護單元I1、與限壓保護單元II電連接的穩壓單元、與穩壓單元電連接的DC/DC電路，所述DC/DC電路輸出端與控制電路電連接。
3.根據權利要求2所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述限壓保護單元I和限壓保護單元II電路結構相同，所述限壓保護單元I包括電阻R1、電阻R2、二極管DO以及三極管Ql ； 所述電阻Rl的一端作為限壓保護單元I的正輸入端與電流傳感器輸出端電連接，另一端與三極管Ql的集電極電連接，所述電阻Rl與三極管Ql的集電極公共連接點通過電阻R2電連接于三極管Ql的發射極，所述三極管Ql的基極電連接于二極管DO的正極，二極管DO的負極電連接于電阻Rl與三極管Ql的公共連接點，電阻R2與三極管Ql的發射極的公共連接點作為限壓保護單元I的負輸入端，所述三極管Ql的集電極作為限壓保護單元I的輸出端。
4.根據權利要求3所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述峰值保持電路包括正峰值保持電路和負峰值保持電路； 所述正峰值保持電路包括二極管Dl、電阻R5、電阻R7和電容C2，二極管Dl的負極通過電阻R5連接到控制電路，二極管Dl的負極還通過電容C2接地，電阻R5與控制電路的公共連接點通過電阻R7接地； 所述負峰值保持電路包括二極管D2、電阻R6、電阻R8以及電容C3，所述二極管D2的負極通過電阻R6電連接于控制電路，二極管Dl的負極通過電容C3接地，電阻R6與控制電路的公共連接點通過電阻R8接地； 所述峰值保持電路還設置有取樣電阻R4，取樣電阻R4的一端作為取樣端與限壓保護單元I輸出端電連接另一端接地，二極管Dl和二極管D2的正極均電連接于取樣電阻R4的取樣端。
5.根據權利要求4所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述整流濾波單元包括二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6、電容C4、電阻RlO、穩壓管TVSl和電容C5 ； 所述二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6組成整流橋，二極管D3的負極與二極管D4的正極的公共連接點作為整流橋的第一輸入端，二極管D5的負極和二極管D6的正極的公共連接點作為整流橋的第二輸入端，二極管D3的正極和二極管D5的正極的公共連接點為整流橋的第二輸出端，二極管D4的負極和二極管D6的負極的公共連接點作為整流橋的第一輸出端；整流橋的第一輸入端和第二輸入端之間接有用于防止雷電流沖擊的電阻R9 ;電容C4和電阻RlO并聯后電連接于整流橋的第一輸出端和第二輸出端之間，整流橋的輸出端與穩壓管TVSl的負極電連接，穩壓管TVSl的正極接地，整流橋的輸出端還通過電容C5接地。
6.根據權利要求5所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述穩壓單元為穩壓芯片 Max5035。
7.根據權利要求6所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述DC/DC電路為轉換芯片 TL7660。
8.根據權利要求7所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述控制電路為單片機。
9.根據權利要求8所述防雷設施雷擊檢測裝置，其特征在于:所述檢測模塊還包括與所述控制電路 電連接的數據存儲單元。
【文檔編號】G01R19/17GK103995168SQ201410100495
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】李科, 謝林濤, 杜林 , 徐強, 唐娟 申請人:國家電網公司, 國網重慶市電力公司檢修分公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
