[发明专利]一种无源的杆塔接地雷电流强度检测器

说明书

技术领域

一种无源的杆塔接地雷电流强度检测器，以雷击的瞬时能量转换成红外信号，用于杆塔对地的雷电流强度检测，为输电线杆塔雷电监测系统提供本地的雷击信息。属于电气工程学科高压线路安全防护技术领域。

背景技术

雷电在线监测是高压输电线路安全防护的重要环节，其中雷电流参数获取是在线监测的关键技术，能够为电网雷电防护工程提供重要的原始数据，为电力部门提供雷击规律统计以及事故原因分析的资料。

一般常用的雷电流传感器主要用于检测变电站或进户系统的二级防雷设备保护动作。而对于高压输电线接地回路的雷击信号采集，存在着过压保护和设备可靠性等技术问题，通常是利用杆塔上的避雷器推动指针计数器，粗略指示雷电泄放次数。由于功能过于简单，作为雷电在线监测的信息量还不够充足。

本发明利用电磁感应原理、电容储能和电源变换技术，将部分雷击能量转换为瞬时的恒压电源，启动编码电路发出带有雷击强度信息的红外信号，再通过光纤传输到监测终端机上，很好地解决了一般传感器的自身供电问题和监测设施与高压电网的隔离问题。

发明内容

本发明公布了一种无源的杆塔接地雷电流强度检测器，为输电线杆塔雷电监测系统提供了雷击的时间、位置与放电强度信息，便于监测系统及时采集雷击数据。本发明的主要特征如下：

1.本发明的雷电流强度检测器，由绕在铁氧体磁环上的感应线圈（1）、穿在磁环中间的导流铜片（2）、带有过压保护的红外信号发射板（3）、带有光纤接头的密封外壳（4）、带有护套的光纤（5）、能直接安装在接地回路上的条状金属分流底板（6）和带有红外接收功能的雷击信息采集记录模块（7）组成。

2.所述的雷电流强度检测器的红外信号发射板（3）由依次连接的带有过压保护的整流电路（3-a）、储能积分的RLC电路（3-b）、红外脉冲信号产生电路（3-c）和红外发射管（3-d）构成，（3-a）的输入端与感应线圈（1）的端头连接，红外发光管（3-d）可通过（4）的光纤接头连接光纤（5）的入射端。

3. 所述的雷电流强度检测器的导流铜片（2），两端接在密封外壳（4）的底部，通过螺丝压接在金属分流底板（6）上。当线路受到雷击，闪络电流通过金属分流底板（6）泄放入地时，部分电流流过导流铜片（2），使绕在磁芯上的线圈（1）两端产生互感电流脉冲，加到红外信号发射板（3）输入端。

4. 所述的雷电流强度检测器，接收到的电流脉冲经过整流电路（3-a）给储能电容（3-b）充电，为调制编码电路（3-c）和红外发射管（3-d）供电，发出红外编码调制信号，经插在（4）上的光纤（5）传出。

5. 所述的雷电流强度检测器的光纤(5)信号射出端，与配套的带有红外接收功能的雷击信息采集记录模块（7）相连接，（7）安装于安全范围内的杆塔线路附近，可以随时接收、记录并上传发生雷击的时间、次数和线路的位置信息。

要解决的技术问题

1.本发明首先要根据检测器的分流金属底板（6）和导流铜片（2）的等效电阻计算泄放电流的分流系数λ，以确定检测量程。

设泄放电流I=I_c+I_f, 分流系数λ决定了流经导流铜片的泄放电流的比例。根据检测器的机械与电气结构，分流系数为λ= I_c/I_f =σ_c·S_c/σ_f·S_f，其中：

σ_c为导流铜片(2)的电阻率；S_c为（2）的横截面积；

σ_f为检测器分流底板（6）材料（钢）的电阻率；S_f(6)的横截面积。

由于流过导流铜片的电流峰值只需在1KA以下，对近百千安培的泄放电流量程，λ可以通过机械设计与材质选择来确定，一般在0.01数量级即可。

2.将泄放电流的强度转变成与之对应的电流脉冲串。

对于感应到的雷电泄放电流，通过RLC积分电路后，积分储能电容的电压Vc=Q/C,与电容容量C和充电电量Q有关。对机械结构已经确定的电流检测器而言，只要磁环未达到饱和，储能电容的电量Q基本正比于雷电强度。所以在红外发射电路的工作电流远小于积分充电电流的条件下，积分电容有足够的放电的时间为红外发射电路供电，而且电量Q的大小决定了红外信号发送时间的长短，因此只要测量发送信号脉冲的个数，即可实现雷击强度的分级。