[发明专利]一种多通道雷电流信息采集板卡

说明书

本发明公开一种多通道雷电流信息采集板卡，通过将以罗氏线圈作为传感器获取的模拟雷电流信号转换为数字信号，实时将数字信号传输至FPFA，利用FPGA高速处理数据能力，采用边沿触发和幅值限定比较技术，降低触发门限，同时滤除线路杂波干扰，精确判定雷电流信号；采用环形队列存储发送技术对数字信号进行延时输出，避免雷电流信息中波头数据的丢失，真实还原每次回击放电过程产生的完整雷电流波形。多通道雷电流信息采集电路采用板卡级设计开发方式，可根据现场实际情况，增配雷电流采集板卡，进而增加监测通道数量，与此同时，多通道雷电流采集板卡作为可维修单元，可随时进行替换，降低维修时间，提高系统可维修性。

技术领域

本发明涉及电学，具体是一种雷电流采集板卡。

背景技术

雷电流信息包含波形、极性、幅值等参数，掌握雷电流信息能够为分析雷害事故、区分事故责任，雷电防护电路和防雷工程设计以及雷电标准的制定提供原始依据。目前在电力、风电、铁路等容易受雷电流影响的领域已经开展了雷电流信息采集技术的研究，部分研究成果已经投入到具体的行业应用中，取得了不错的实际应用效果。文献“可记录多重雷击的雷电流波形在线监测装置研制(高电压技术，第39卷第11期刊)”，它包括雷电流传感器、监测装置和终端服务器，在监测装置采用多通道并行采集技术、变频采集技术来实现多通道多重雷击数据的采集以及存储，具有采集通道多、数据存储占用空间少、能够采集多重雷击等优点。然而，该装置当有雷电流信号的幅值超过预设的限值时，才会启动雷电流波形采集及数据存储，会丢失部分波头数据，造成采集的雷电流波形信息不完整，同时由于触发电平高(3KA)，不能用于低幅值的雷电流信号采集。

发明专利CN 104267250 B：公开了一种高速铁路接触网系统雷电波形在线监测装置，该装置包含采集电路、i-Core2核心板和授时模块，其特点是能够对多路雷电流波形进行采集和存储，具有采样频率高、时钟精度高等优点。然而，该装置需要外加硬件触发电路，当有雷电流信号时才启动雷电流数据采集，会丢失部分波头数据，同时也不具备变频采集功能，会造成存储空间的浪费。

总体来说，目前对于多通道雷电流信息采集的研究较多，部分研究缺乏试验基础，具有以下一个或者多个缺陷：

(1)采用硬件触发技术，抗干扰能力差，也不利于触发门限的调整；

(2)采用当有雷电流信号时启动雷电流信息的采集技术，造成雷电流波形的不完整；

(3)没有充分考虑雷电流信号波形波前时间变化快、中间波形变化平滑的特点，存储大量无用雷电流波形数据，造成存储空间浪费。

对于一些需要十几个或者几十个采集通道的领域，目前的采集方案不易扩展采集通道，不易产品的小型化设计，不便于产品的维修。

发明内容

本发明的目的是提供一种多通道雷电流信息采集板卡，通过将以罗氏线圈作为传感器获取的模拟雷电流信号转换为数字信号，实时将数字信号传输至FPFA，利用FPGA高速处理数据能力，采用边沿触发和幅值限定比较技术，降低触发门限，同时滤除线路杂波干扰，精确判定雷电流信号；采用环形队列存储发送技术对数字信号进行延时输出，避免雷电流信息中波头数据的丢失，真实还原每次回击放电过程产生的完整雷电流波形。多通道雷电流信息采集电路采用板卡级设计开发方式，可根据现场实际情况，增配雷电流采集板卡，进而增加监测通道数量，与此同时，多通道雷电流采集板卡作为可维修单元，可随时进行替换，降低维修时间，提高系统可维修性。

为克服现有技术的不足，本发明提供一种多通道雷电流信息采集板卡设计方法，通过采用多个雷电流采集电路实时进行模拟信号到数字信号的转换，可以多通道并行采集雷电流数据，从而为雷电防护电路设计、防雷工程设计以及改造提供数据支持。为解决上述问题，本方案通过以下技术手段实现：