一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，包括雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊、雷電流信號處理電路、GPRS接收及傳輸單元、雷電流參數(shù)存儲顯示模塊；所述雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的磁芯感應線圈、采樣電阻、分壓器、限幅電路；所述雷電流信號處理電路包括依次連接的A/D轉(zhuǎn)換電路、FPGA采樣控制模塊、DSP中央控制模塊；所述雷電流參數(shù)存儲顯示模塊包括相連的GPRS無線接收模塊、終端存儲顯示單元；所述限幅電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，DSP中央控制模塊與GPRS接收及傳輸單元相連，GPRS接收及傳輸單元與GPRS無線接收模塊之間進行無線通信。本發(fā)明用于監(jiān)測低壓輸電線路由于直接發(fā)生雷擊或者由于雷電的靜電感應和電磁感應產(chǎn)生的雷電流。
【專利說明】一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，屬于雷電科學與【技術領域】。

【背景技術】
[0002]雷擊低壓輸電線路是危害低壓輸電線路安全可靠運行的主要原因，也是造成電氣電子設備損壞的主要原因。因此，準確監(jiān)測低壓輸電線路雷電流的波形及幅值，對分析雷擊事故、研究雷電防護是十分重要的。
[0003]目前，在高壓輸電線路中采用磁銅棒法用于雷電流的測量，存在測量誤差較大，且不能重復記錄。還有采用磁帶法、羅氏線圈法以及閃電定位系統(tǒng)等。但是這些方法在低壓輸電線路中的應用有一定局限性。低壓輸電線路中的雷電流相對于高壓輸電線路而言，雷電流的幅值相對要小一些，雷電過電壓的幅值也相對小一些，需要提高監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測低壓輸電線路由于直接發(fā)生雷擊或者由于雷電的靜電感應和電磁感應產(chǎn)生的雷電流，根據(jù)監(jiān)測的雷電流的數(shù)據(jù)分析雷擊事故造成的原因，為低壓輸電線路的雷電防護提供理論數(shù)據(jù)。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
本發(fā)明提供一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，包括雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊、雷電流信號處理電路、GPRS接收及傳輸模塊、雷電流參數(shù)存儲顯示模塊；
所述雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的磁芯感應線圈、采樣電阻、分壓器、限幅電路；
所述雷電流信號處理電路包括依次連接的A/D轉(zhuǎn)換電路、FPGA采樣控制模塊、DSP中央控制|吳塊；
所述雷電流參數(shù)存儲顯示模塊包括相連的GPRS無線接收模塊、終端存儲顯示單元；
所述限幅電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，DSP中央控制模塊與GPRS接收及傳輸模塊相連，GPRS接收及傳輸模塊與GPRS無線接收模塊之間進行無線通信。
[0006]當線路中有雷電流時，磁芯線圈感應出電壓信號并加載至采樣電阻，分壓器將采樣電阻兩端的電壓信號進行分壓后送至限幅電路，限幅電路將分壓后的電壓信號進行限幅送至A/D轉(zhuǎn)換電路；FPGA采樣控制模塊控制A/D轉(zhuǎn)換電路接收限幅后的電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換電路將限幅后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，F(xiàn)PGA采樣控制模塊按照先后順序?qū)?shù)字信號進行存儲，DSP中央控制模塊讀取FPGA采樣控制模塊中的數(shù)字信號后送至GPRS接收及傳輸模塊，GPRS接收及傳輸模塊將接收到的數(shù)字信號發(fā)送至GPRS無線接收模塊，GPRS無線接收模塊接收到信號后送至終端存儲顯示單元進行存儲及實時顯示。
[0007]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述磁芯感應線圈由軟磁體以及繞在軟磁體上的漆包線線圈構(gòu)成。
[0008]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述分壓器為電阻分壓電路。
[0009]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述限幅電路為雙向TVS管。
[0010]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述A/D轉(zhuǎn)換電路為10位的高精度高速采樣A/D
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[0011]本發(fā)明采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果:
1)本發(fā)明采用非接觸式磁芯感應線圈，具有工作安全可靠的特點，避免低壓輸電線路中的雷電過程對監(jiān)測系統(tǒng)造成危害；
2)本發(fā)明中雷電流信號的處理采用全自動處理方式，操作方便、簡單、監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠；
3)本發(fā)明具有測量精度高、工作性能穩(wěn)定、安裝方便的特點，適用單點或多點同時監(jiān)測的功能，應用廣泛，適用于各種線路中的雷電流信號檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2是雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊的電路圖。
[0014]其中:1_低壓輸電導線。

【具體實施方式】
[0015]下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0016]本【技術領域】技術人員可以理解的是，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。
[0017]本【技術領域】技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明:
本發(fā)明設計一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊、雷電流信號處理電路、GPRS接收及傳輸模塊、雷電流參數(shù)存儲顯示模塊。所述雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的磁芯感應線圈、采樣電阻、分壓器、限幅電路；所述雷電流信號處理電路包括依次連接的A/D轉(zhuǎn)換電路、FPGA采樣控制模塊、DSP中央控制模塊；所述雷電流參數(shù)存儲顯示模塊包括相連的GPRS無線接收模塊、終端存儲顯示單元；所述限幅電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，DSP中央控制模塊與GPRS接收及傳輸模塊相連，GPRS接收及傳輸模塊與GPRS無線接收模塊之間進行無線通信。
[0019]本發(fā)明的工作流程為:當線路中有雷電流時，磁芯線圈感應出電壓信號并加載至采樣電阻，分壓器將采樣電阻兩端的電壓信號進行分壓后送至限幅電路，限幅電路將分壓后的電壓信號進行限幅送至A/D轉(zhuǎn)換電路；FPGA采樣控制模塊控制A/D轉(zhuǎn)換電路接收限幅后的電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換電路將限幅后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，F(xiàn)PGA采樣控制模塊按照先后順序?qū)?shù)字信號進行存儲，DSP中央控制模塊讀取FPGA采樣控制模塊中的數(shù)字信號后送至GPRS接收及傳輸模塊，GPRS接收及傳輸模塊將接收到的數(shù)字信號發(fā)送至GPRS無線接收模塊，GPRS無線接收模塊接收到信號后送至終端存儲顯示單元進行存儲及實時顯
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[0020]本發(fā)明中，雷電流信號轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。磁芯感應線圈L由軟磁體及繞在軟磁體上的漆包線線圈構(gòu)成，軟磁體的磁導率為1000、直徑為200mm，漆包線的直徑為1mm，線圈匝數(shù)為100，磁芯感應線圈的靈敏度為0.005V/A。線圈繞線兩端串接采樣電阻R，采樣電阻R的阻值為I Ω。分壓器為電阻Rl、R2串聯(lián)構(gòu)成的電阻分壓電路，并聯(lián)在采樣電阻R的兩端，對采樣電阻R上的雷電壓進行分壓，分壓比為10:1。限幅電路由雙向TVS管D構(gòu)成，雙向TVS管D并聯(lián)于電阻R2的兩端，起到限幅的作用，且只有當雷電流超過一定值時，TVS管才動作保護雷電流信號處理單元。本發(fā)明在實際應用中，磁芯感應線圈L與低壓輸電導線I垂直，通常來說，磁芯感應線圈L距離低壓輸電導線I的距離為5-10m。
[0021]本發(fā)明中，雷電流信號處理電路由A/D轉(zhuǎn)換電路、FPGA采樣控制模塊、DSP中央控制模塊構(gòu)成。A/D轉(zhuǎn)換電路為10位的高精度高速采樣A/D芯片，選擇1MHz的采樣頻率。FPGA采樣控制模塊控制A/D轉(zhuǎn)換電路進行連續(xù)采樣，并將數(shù)據(jù)存入緩沖存儲器中。當沒有雷電流信號時，將A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號，按先后順序存入RAM中。DSP中央控制模塊的功能是接收、暫存及上傳雷電流數(shù)據(jù)，DSP中央控制模塊在無雷電流信號時處于低功耗模式，一旦DSP中央控制模塊監(jiān)測到雷電流信號時，DSP中央控制模塊開始工作，將雷電流信號發(fā)送至GPRS接收及傳輸模塊。
[0022]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊、雷電流信號處理電路、GPRS接收及傳輸模塊、雷電流參數(shù)存儲顯示模塊； 所述雷電流信號轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的磁芯感應線圈、采樣電阻、分壓器、限幅電路； 所述雷電流信號處理電路包括依次連接的A/D轉(zhuǎn)換電路、FPGA采樣控制模塊、DSP中央控制|吳塊； 所述雷電流參數(shù)存儲顯示模塊包括相連的GPRS無線接收模塊、終端存儲顯示單元； 所述限幅電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，DSP中央控制模塊與GPRS接收及傳輸模塊相連，GPRS接收及傳輸模塊與GPRS無線接收模塊之間進行無線通信； 當線路中有雷電流時，磁芯線圈感應出電壓信號并加載至采樣電阻，分壓器將采樣電阻兩端的電壓信號進行分壓后送至限幅電路，限幅電路將分壓后的電壓信號進行限幅送至A/D轉(zhuǎn)換電路；FPGA采樣控制模塊控制A/D轉(zhuǎn)換電路接收限幅后的電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換電路將限幅后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，F(xiàn)PGA采樣控制模塊按照先后順序?qū)?shù)字信號進行存儲，DSP中央控制模塊讀取FPGA采樣控制模塊中的數(shù)字信號后送至GPRS接收及傳輸模塊，GPRS接收及傳輸模塊將接收到的數(shù)字信號發(fā)送至GPRS無線接收模塊，GPRS無線接收模塊接收到信號后送至終端存儲顯示單元進行存儲及實時顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述磁芯感應線圈由軟磁體以及繞在軟磁體上的漆包線線圈構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述分壓器為電阻分壓電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述限幅電路為雙向TVS管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓輸電線路雷電流監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換電路為10位的高精度高速采樣A/D芯片。
【文檔編號】G01R19/25GK104374996SQ201410675243
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】李祥超, 周中山, 朱若虛, 李鵬飛 申請人:南京信息工程大學