[实用新型]一种高压杆塔避雷线雷电冲击电流监测系统

说明书

技术领域

本实用新型一种高压杆塔避雷线雷电冲击电流监测系统，涉及输电铁塔防雷领域。

背景技术

特高压输电线路架设高度高，覆盖范围广，所经地形复杂，易受雷击，做好特高压线路防雷工作迫在眉睫。雷电监测是特高压线路防雷工作的重点，主要内容包括线路遭受雷击时雷电流幅值的检测和线路雷击故障类型的判别。通过雷电流幅值的测量可以获得雷击线路雷电流幅值的分布规律，以及通过对雷电流的时间特性的测量可以获得雷击线路雷电流冲击速度，为特高压输电线路的防雷优化设计提供依据；还可以记录雷击次数，雷击时间以及雷击地点，分析输电线路环境的雷击状况，从而为特高压输电线路的防雷设计特殊环境特殊化提供依据。正确判别线路雷击故障类型，将会使特高压输电线路的防雷更有针对性。

目前主要研究技术有三类：1、采用磁钢棒检测雷电流的幅值；2、采用雷电定位系统对线路雷电活动进行检测；3、采用罗氏线圈来检测雷电流。这三类方法对雷电检测都有各自优点和缺点。

方法1：采用磁钢棒检测雷电流的幅值，避雷线中雷电流在其周围产生磁场，而磁刚棒在磁场中会被磁化，产生剩磁，其剩磁强度与磁钢棒放置位置的最大磁场成正比，且最大磁场强度则由产生磁场的电流最大值来决定。因此冲击电流的幅值与磁钢棒的剩磁存在一一对应的关系，而且相同极性的冲击电流多次作用下，磁钢棒剩磁对应的是最大一次的电流幅值。故通过磁通计测量出磁钢棒的剩磁，再利用预先作好的剩磁与雷电流幅值的关系曲线，就可以推算出雷电流幅值。这种方法能很好检测雷电流的幅值（强度）大小，但是不能检测一次雷电流的整个波过程，而且由于磁化过程非线性，其实际检测值会与雷电流值有一定误差。磁钢棒的暗转方向还要与雷电流产生的磁场方向成一定关系，不然检测就会有误差。

方法2：采用雷电定位系统对线路雷电活动进行检测，利用两个或多个相隔一定距离的定位站同时观测同一闪电产生的雷电信号，确定闪电所在位置。雷电定位系统虽然能够很好的对雷电进行定位，但对雷电流的幅值测量误差还是无法确定。

方法3：采用罗氏线圈来检测雷电流。罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得到相应电流。罗氏线圈对雷电流幅值和时间特性都能很好的进行检测，但对于微秒级的雷电流，罗氏线圈需要进行特定制造，其造价较高。而且罗氏线圈需要套在被测量的线路上才能很好的测量电流，安装测量相对不方便。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高压杆塔避雷线雷电冲击电流监测系统，采用X、Y、Z三轴磁场传感器，该传感器能够时时检测空间磁场的强度大小，再通过后续直流去除、滤波、放大信号处理，可得到高速瞬时雷电流磁场信号。再通过高速AD采样得到磁场时时数字数据。再将雷电流磁场数据通过GPRS传输到监控中心中，在监控中心中可以通过数据观察雷电波形变化情况。

本实用新型采取的技术方案为：

一种高压杆塔避雷线雷电冲击电流监测系统，包括雷电流检测装置、监控中心，所述雷电流检测装置与监控中心通过GPRS移动网络连接，所述雷电流检测装置包括三维磁场检测传感器，三维磁场检测传感器连接一级放大电路，一级放大电路连接直流分量去除电路，直流分量去除电路连接带通滤波电路, 带通滤波电路连接二级放大电路，二级放大电路连接数据采集模块，数据采集模块连接GPRS数据传输模块。

所述监控中心包括GPRS网络数据接收模块，所述GPRS网络数据接收模块将GPRS数据转换成串口数据形式上传到监控中心。

所述一级放大电路包括三个AD622仪表放大器，三个AD622仪表放大器分别连接三维磁场检测传感器的X、Y、Z三个信号输出端，三维磁场检测传感器连接由MOSFET场效应管组成的推勉电路。

所述直流分量去除电路包括三个运算放大器AD825，三个运算放大器AD825分别连接经过一级放大电路处理后的三维磁场检测传感器的X、Y、Z的一级信号放大端：X-1、Y-1、Z-1。

所述带通滤波电路由截止频率为2KHz的高通切比雪夫电路和低通开关电容滤波电路组成，频带为2~300kHz。

所述二级放大电路包括三个运算放大器AD825，三个运算放大器AD825的输出端分别连接微处理器模块。

所述数据采集模块包括微处理器模块、按键电路、指示灯电路、GPRS通讯电路，所述微处理器模块分别连接按键电路、指示灯电路和GPRS数据传输模块。