防雷设施雷击检测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供的一种防雷设施雷击检测装置，包括设置于防雷设施的用于对雷击电流进行检测的检测�？楹蜕柚糜诜览咨枋┑娜∧苣？椋凰黾觳饽？轳詈仙柚糜诜览咨枋┑牡缌鞔衅�、与电流传感器电连接的限压保护单元Ⅰ、与限压保护单元Ⅰ电连接的峰值保持电路、与峰值保持电路电连接的控制电路以及与所述控制电路电连接的时钟电路；所述取能�？槲刂频缏诽峁┕ぷ饔玫纾鋈∧苣？榘詈仙柚糜诜览咨枋┑娜∧芟呷陀胨鋈∧芟呷Φ缌拥娜∧艽淼缏罚鋈∧艽淼缏返氖涑龆擞胨隹刂频缏返缌樱荒芄欢岳谆鞯缌鞯牟问匦越凶既肥凳钡募觳猓既沸愿撸恍枰獠康缌┯湍芄欢岳谆鞯缌鹘屑觳猓煽啃愿撸⑶矣氲缤囊淮尾嗤耆衾耄哂辛己玫陌踩匦�。
【专利说明】 防雷设施雷击检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种防雷设施雷击检测装置。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展，电力系统电压等级及规模随之迅速发展和扩大，因而电力系统架空输电线路分布广阔，很容易遭受雷电的侵袭，对于变电站和建筑物也常常遭受雷电的侵袭，由于雷电发生的随机性和短暂性，因此准确定位雷电流发生的时间及参数特性尤为重要。雷电流的参数特性对防雷对策，提高防雷设施性能，评价防雷设施对各种设备及变电站和建筑物的保护范围以及分析雷害事故都具有十分重要的意义。
[0003]雷电流参数的测量有遥测和直接测量两种方式，遥测是利用雷电探测天线探测从远处传播过来的雷电电磁波并以此反推雷电流幅值和波形等雷电流参数的测量方式；由于雷电探测天线远离雷电发生点，雷电电磁波传播过程中，容易受地形、建筑物等影响，存在衰减和色散，因此，通过遥测测量得到的雷电流参数准确度很低。雷电流参数直接测量是在雷击发生点对雷电流进行直接测量的方式。由于雷击某一物体发生的概率和时间是不确定的，因此雷电流直接测量随机性非常大，这就需要一种不但测量准确度高而且成本也较低的装置。传统的方式是在在防雷设施上安装磁钢棒，利用雷电流产生的磁场使磁钢棒磁化，由于磁钢棒具有较强的磁矫特性，所以雷电流通过磁钢棒后仍能保留较大的剩磁，通过检测其剩磁的大小来确定被测雷电流幅值的大�。庵址绞降挠诺闶浅杀镜捅阌诖罅堪沧埃梢月憷谆鞯缌鞣⑸婊缘奶氐悖钡闶谴鸥职舻呐浞胶蜕ひ盏姆稚⑿裕⑶掖鸥职舻氖４攀芑肪车挠跋煲埠艽螅贾虏饬康淖既芬廊缓艿停艺庵址绞街荒芗锹荚诓杉笨套罱淮卫谆鞯缌鞯拇笮。杂谧罱淮卫谆髦暗氖莶荒芙胁杉袢∈菽讯却螅ぷ髁恳彩志薮�。
[0004]因此，需要提出一种新型的防雷设施雷击检测装置，能够对雷击电流的参数特性进行准确实时的检测，准确性高，不需要外部电力供应就能够对雷击电流进行检测，可靠性高，并且与电网的一次侧完全隔离，具有良好的安全特性。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种防雷设施雷击检测装置，能够对雷击电流的参数特性进行准确实时的检测，准确性高，不需要外部电力供应就能够对雷击电流进行检测，可靠性高，并且与电网的一次侧完全隔离，具有良好的安全特性。
[0006]本发明提供的一种防雷设施雷击检测装置，包括设置于防雷设施的用于对雷击电流进行检测的检测�？楹蜕柚糜诜览咨枋┑娜∧苣？椋�
[0007]所述检测�？轳詈仙柚糜诜览咨枋┑牡缌鞔衅�、与电流传感器电连接的限压保护单元1、与限压保护单元I电连接的峰值保持电路、与峰值保持电路电连接的控制电路以及与所述控制电路电连接的时钟电路；
[0008]所述取能模块为控制电路提供工作用电，所述取能模块包括耦合设置于防雷设施的取能线圈和与所述取能线圈电连接的取能处理电路，所述取能处理电路的输出端与所述控制电路电连接。
[0009]进一步，所述取能处理电路包括与取能线圈电连接的整流滤波电路、与整流滤波电路电连接的限压保护单元I1、与限压保护单元II电连接的稳压单元、与稳压单元电连接的DC/DC电路，所述DC/DC电路输出端与控制电路电连接。
[0010]进一步，所述限压保护单元I和限压保护单元II电路结构相同，所述限压保护单元I包括电阻R1、电阻R2、二极管DO以及三极管Ql ；
[0011]所述电阻Rl的一端作为限压保护单元I的正输入端与电流传感器输出端电连接，另一端与三极管Ql的集电极电连接，所述电阻Rl与三极管Ql的集电极公共连接点通过电阻R2电连接于三极管Ql的发射极，所述三极管Ql的基极电连接于二极管DO的正极，二极管DO的负极电连接于电阻Rl与三极管Ql的公共连接点，电阻R2与三极管Ql的发射极的公共连接点作为限压保护单元I的负输入端，所述三极管Ql的集电极作为限压保护单元I的输出端。
[0012]进一步，所述峰值保持电路包括正峰值保持电路和负峰值保持电路；
[0013]所述正峰值保持电路包括二极管Dl、电阻R5、电阻R7和电容C2，二极管Dl的负极通过电阻R5连接到控制电路，二极管Dl的负极还通过电容C2接地，电阻R5与控制电路的公共连接点通过电阻R7接地；
[0014]所述负峰值保持电路包括二极管D2、电阻R6、电阻R8以及电容C3，所述二极管D2的负极通过电阻R6电连接于控制电路，二极管Dl的负极通过电容C3接地，电阻R6与控制电路的公共连接点通过电阻R8接地；
[0015]所述峰值保持电路还设置有取样电阻R4，取样电阻R4的一端作为取样端与限压保护单元I输出端电连接另一端接地，二极管Dl和二极管D2的正极均电连接于取样电阻R4的取样端。
[0016]进一步，所述整流滤波单元包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C4、电阻R10、稳压管TVSl和电容C5 ；
[0017]所述二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6组成整流桥，二极管D3的负极与二极管D4的正极的公共连接点作为整流桥的第一输入端，二极管D5的负极和二极管D6的正极的公共连接点作为整流桥的第二输入端，二极管D3的正极和二极管D5的正极的公共连接点为整流桥的第二输出端，二极管D4的负极和二极管D6的负极的公共连接点作为整流桥的第一输出端；整流桥的第一输入端和第二输入端之间接有用于防止雷电流冲击的电阻R9 ；电容C4和电阻RlO并联后电连接于整流桥的第一输出端和第二输出端之间，整流桥的输出端与稳压管TVSl的负极电连接，稳压管TVSl的正极接地，整流桥的输出端还通过电容C5接地。
[0018]进一步，:所述稳压单元为稳压芯片Max5035。
[0019]进一步，所述DC/DC电路为转换芯片TL7660。
[0020]进一步，所述控制电路为单片机。
[0021]进一步，所述检测�？榛拱ㄓ胨隹刂频缏返缌拥氖荽娲⒌ピ�。
[0022]本发明的有益效果:本发明的防雷设施能够对雷击电流的参数特性进行准确实时的检测，准确性高，不需要外部电力供应就能够对雷击电流进行检测，可靠性高，并且与电网的一次侧完全隔离，具有良好的安全特性；并且本发明工作不需外部供电，运行稳定，响应速度快，能够确保对雷击长期稳定地实时监测；更为重要的是，由于检测�？楹腿∧苣？榈墓餐饔茫诹礁瞿？榫Ｗ刺保刂频缏范匀∧苣？槭涑龅睦谆鞯缌鞯牟问匦砸约袄谆鞔问写聿⒓锹迹业比∧苣？橄蚩刂频缏饭┑缡保刂频缏吠岳谆鞔问屑锹迹阌诤笮岳谆骼方斜榷匝橹ぃ繁＜觳庾既沸裕阌诙员环阑ど璞附杏行У乇；ひ约疤嵘览咨枋┬阅埽坏奔觳饽？橐蚬释Ｖ构ぷ魇保刂频缏吠ü∧苣？橥梢远岳谆鞔问屑锹迹淙徊荒芗锹祭谆鞯缌鞯木咛宀问悄芄欢岳谆鞯睦反问杏行Ъ锹�。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0024]图1为本发明的原理框图。
[0025]图2为本发明的限压保护单元的电路原理图。
[0026]图3为本发明的峰值保持电路的电路原理图。
[0027]图4为本发明的整流滤波单元的电路原理图。
[0028]图5为本发明的稳压单元的电路原理图。
[0029]图6为本发明的DC/DC单元电路原理图。
[0030]图7为本发明的检测�？槔谆鞯缌魇淙氩ㄐ巍�
[0031]图8为本发明的检测�？榈氖涑霾ㄐ�。
[0032]图9为本发明的取能模块雷击电流输入波形。
[0033]图10为本发明的取能�？槭涑霾ㄐ�。
【具体实施方式】
[0034]图1为本发明的原理框图，图2为本发明的限压保护单元的电路原理图，图3为本发明的峰值保持电路的电路原理图，图4为本发明的整流滤波单元的电路原理图，图5为本发明的稳压单元的电路原理图，图6为本发明的DC/DC单元电路原理图，图7为本发明的检测�？槔谆鞯缌魇淙氩ㄐ危�8为本发明的检测�？榈氖涑霾ㄐ危�9为本发明的取能模块雷击电流输入波形，图10为本发明的取能�？槭涑霾ㄐ危渲校�1中的导线是指避雷针或者避雷器；如图所示:
[0035]本发明提供的一种防雷设施雷击检测装置，包括设置于防雷设施的用于对雷击电流进行检测的检测�？楹蜕柚糜诜览咨枋┑娜∧苣？椋�
[0036]所述检测�？轳詈仙柚糜诜览咨枋┑牡缌鞔衅�、与电流传感器电连接的限压保护单元1、与限压保护单元I电连接的峰值保持电路、与峰值保持电路电连接的控制电路以及与所述控制电路电连接的时钟电路；所述控制电路为单片机，可采用现有的单片机，比如 STC12C2051, SST89E516 等；
[0037]所述取能�？槲刂频缏诽峁┕ぷ饔玫纾鋈∧苣？榘詈仙柚糜诜览咨枋┑娜∧芟呷陀胨鋈∧芟呷Φ缌拥娜∧艽淼缏罚鋈∧艽淼缏返氖涑龆擞胨隹刂频缏返缌樱渲校∧芟呷ξ奘舷呷Γ槐痉⒚鞯姆览咨枋┠芄欢岳谆鞯缌鞯牟问匦越凶既肥凳钡募觳猓既沸愿撸恍枰獠康缌┯湍芄欢岳谆鞯缌鹘屑觳猓煽啃愿撸⑶矣氲缤囊淮尾嗤耆衾耄哂辛己玫陌踩匦裕徊⑶冶痉⒚鞴ぷ鞑恍硗獠抗┑纾诵形榷ǎ芄蝗繁６岳谆鞒て谖榷ǖ厥凳奔嗖猓桓匾氖牵捎诩觳饽？楹腿∧苣？榈墓餐饔茫诹礁瞿？榫Ｗ刺保刂频缏范匀∧苣？槭涑龅睦谆鞯缌鞯牟问匦砸约袄谆鞔问写聿⒓锹迹业比∧苣？橄蚩刂频缏饭┑缡保刂频缏吠岳谆鞔问屑锹迹阌诤笮岳谆骼方斜榷匝橹ぃ繁＜觳庾既沸裕阌诙员环阑ど璞附杏行У乇；ひ约疤嵘览咨枋┬阅埽坏奔觳饽？橐蚬释Ｖ构ぷ魇保刂频缏吠ü∧苣？橥梢远岳谆鞔问屑锹迹淙徊荒芗锹祭谆鞯缌鞑问悄芄欢岳谆鞯睦反问杏行Ъ锹�。
[0038]本实施例中，所述取能处理电路包括与取能线圈电连接的整流滤波电路、与整流滤波电路电连接的限压保护单元I1、与限压保护单元II电连接的稳压单元、与稳压单元电连接的DC/DC电路，所述DC/DC电路输出端与控制电路电连接，所述稳压单元为稳压芯片Max5035 ;所述DC/DC电路为转换芯片TL7660，通过取能电路的作用，使得本装置不需外部供电，运行稳定，能够确保对雷击长期稳定地实时监测，而且还能够在取样电路无法工作的情况下，控制电路通过取能�？橥梢远岳谆鞔问屑锹迹诳刂频缏方邮盏饺∧苣？槭涑龅缒芷舳ぷ魇保敝拥缏吩蜃远锹祭谆魇奔洌⑶铱刂频缏芳锹祭谆鞔问淙徊荒芗锹祭谆鞯缌鞯木咛宀问悄芄欢岳谆鞯睦反问杏行Ъ锹�。
[0039]本实施例中，所述限压保护单元I和限压保护单元II电路结构相同，所述限压保护单元I包括电阻R1、电阻R2、二极管DO以及三极管Ql ；
[0040]所述电阻Rl的一端作为限压保护单元I的正输入端与电流传感器输出端电连接，另一端与三极管Ql的集电极电连接，所述电阻Rl与三极管Ql的集电极公共连接点通过电阻R2电连接于三极管Ql的发射极，所述三极管Ql的基极电连接于二极管DO的正极，二极管DO的负极电连接于电阻Rl与三极管Ql的公共连接点，电阻R2与三极管Ql的发射极的公共连接点作为限压保护单元I的负输入端，所述三极管Ql的集电极作为限压保护单元I的输出端，通过限压保护电路的作用，能够保证本装置能够持续稳定工作，避免受到雷击时的高点压大电流的冲击。
[0041 ] 本实施例中，所述峰值保持电路包括正峰值保持电路和负峰值保持电路；
[0042]所述正峰值保持电路包括二极管Dl、电阻R5、电阻R7和电容C2，二极管Dl的负极通过电阻R5连接到控制电路，二极管Dl的负极还通过电容C2接地，电阻R5与控制电路的公共连接点通过电阻R7接地；
[0043]所述负峰值保持电路包括二极管D2、电阻R6、电阻R8以及电容C3，所述二极管D2的负极通过电阻R6电连接于控制电路，二极管Dl的负极通过电容C3接地，电阻R6与控制电路的公共连接点通过电阻R8接地；
[0044]所述峰值保持电路还设置有取样电阻R4，取样电阻R4的一端作为取样端与限压保护单元I输出端电连接另一端接地，二极管Dl和二极管D2的正极均电连接于取样电阻R4的取样端，通过峰值保持电路，使得本装置能够精确地记录雷击电流的参数以及反映雷击电流的波形，便于对雷击进行有效地分析。
[0045]本实施例中，所述整流滤波单元包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C4、电阻R10、稳压管TVSl和电容C5 ；
[0046]所述二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6组成整流桥，二极管D3的负极与二极管D4的正极的公共连接点作为整流桥的第一输入端，二极管D5的负极和二极管D6的正极的公共连接点作为整流桥的第二输入端，二极管D3的正极和二极管D5的正极的公共连接点为整流桥的第二输出端，二极管D4的负极和二极管D6的负极的公共连接点作为整流桥的第一输出端；整流桥的第一输入端和第二输入端之间接有用于防止雷电流冲击的电阻R9 ；电容C4和电阻RlO并联后电连接于整流桥的第一输出端和第二输出端之间，整流桥的输出端与稳压管TVSl的负极电连接，稳压管TVSl的正极接地，整流桥的输出端还通过电容C5接地。
[0047]本实施例中，所述检测�？榛拱ㄓ胨隹刂频缏返缌拥氖荽娲⒌ピ�,能够对雷击电路的相关参数进行有效记录。
[0048]如图7和图8为本发明的仿真波形图，当雷击时，检测�？槭涑龅牟ㄐ稳缤�7所示，检测模块输出波形如图8所示，由图中可以看出:当输入8US/20US雷电流波形时，通过正/负峰值保持电路，可以监测到输出端的波形为8.5us/20.3us，输出波形陡度能够较好的反映输入波形的陡度，使得检测结果准确，能够精确反映雷击参数。
[0049]如图9和图10表示取能�？榈氖淙氩ㄐ魏褪涑霾ㄐ危笔淙�8us/20us，50kA的雷电流波形时，经过取能单元转换，获得输出电压为12V左右，此电压可以经过进一步的稳压，可最终获取5V电压，保证本发明能够稳定工作。
[0050]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种防雷设施雷击检测装置，其特征在于:包括设置于防雷设施的用于对雷击电流进行检测的检测�？楹蜕柚糜诜览咨枋┑娜∧苣？椋� 所述检测�？轳詈仙柚糜诜览咨枋┑牡缌鞔衅�、与电流传感器电连接的限压保护单元1、与限压保护单元I电连接的峰值保持电路、与峰值保持电路电连接的控制电路以及与所述控制电路电连接的时钟电路； 所述取能�？槲刂频缏诽峁┕ぷ饔玫纾鋈∧苣？榘詈仙柚糜诜览咨枋┑娜∧芟呷陀胨鋈∧芟呷Φ缌拥娜∧艽淼缏罚鋈∧艽淼缏返氖涑龆擞胨隹刂频缏返缌印�
2.根据权利要求1所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述取能处理电路包括与取能线圈电连接的整流滤波电路、与整流滤波电路电连接的限压保护单元I1、与限压保护单元II电连接的稳压单元、与稳压单元电连接的DC/DC电路，所述DC/DC电路输出端与控制电路电连接。
3.根据权利要求2所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述限压保护单元I和限压保护单元II电路结构相同，所述限压保护单元I包括电阻R1、电阻R2、二极管DO以及三极管Ql ； 所述电阻Rl的一端作为限压保护单元I的正输入端与电流传感器输出端电连接，另一端与三极管Ql的集电极电连接，所述电阻Rl与三极管Ql的集电极公共连接点通过电阻R2电连接于三极管Ql的发射极，所述三极管Ql的基极电连接于二极管DO的正极，二极管DO的负极电连接于电阻Rl与三极管Ql的公共连接点，电阻R2与三极管Ql的发射极的公共连接点作为限压保护单元I的负输入端，所述三极管Ql的集电极作为限压保护单元I的输出端。
4.根据权利要求3所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述峰值保持电路包括正峰值保持电路和负峰值保持电路； 所述正峰值保持电路包括二极管Dl、电阻R5、电阻R7和电容C2，二极管Dl的负极通过电阻R5连接到控制电路，二极管Dl的负极还通过电容C2接地，电阻R5与控制电路的公共连接点通过电阻R7接地； 所述负峰值保持电路包括二极管D2、电阻R6、电阻R8以及电容C3，所述二极管D2的负极通过电阻R6电连接于控制电路，二极管Dl的负极通过电容C3接地，电阻R6与控制电路的公共连接点通过电阻R8接地； 所述峰值保持电路还设置有取样电阻R4，取样电阻R4的一端作为取样端与限压保护单元I输出端电连接另一端接地，二极管Dl和二极管D2的正极均电连接于取样电阻R4的取样端。
5.根据权利要求4所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述整流滤波单元包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C4、电阻RlO、稳压管TVSl和电容C5 ； 所述二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6组成整流桥，二极管D3的负极与二极管D4的正极的公共连接点作为整流桥的第一输入端，二极管D5的负极和二极管D6的正极的公共连接点作为整流桥的第二输入端，二极管D3的正极和二极管D5的正极的公共连接点为整流桥的第二输出端，二极管D4的负极和二极管D6的负极的公共连接点作为整流桥的第一输出端；整流桥的第一输入端和第二输入端之间接有用于防止雷电流冲击的电阻R9 ;电容C4和电阻RlO并联后电连接于整流桥的第一输出端和第二输出端之间，整流桥的输出端与稳压管TVSl的负极电连接，稳压管TVSl的正极接地，整流桥的输出端还通过电容C5接地。
6.根据权利要求5所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述稳压单元为稳压芯片 Max5035。
7.根据权利要求6所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述DC/DC电路为转换芯片 TL7660。
8.根据权利要求7所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述控制电路为单片机。
9.根据权利要求8所述防雷设施雷击检测装置，其特征在于:所述检测�？榛拱ㄓ胨隹刂频缏� 电连接的数据存储单元。
【文档编号】G01R19/17GK103995168SQ201410100495
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】李科, 谢林涛, 杜林 , 徐强, 唐娟 申请人:国家电网公司, 国网重庆市电力公司检修分公司
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